宇宙的边缘世界-第231章

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　　　　“如果答案如果是肯定的，那么对于我们来说，便意味着至少两个天大的好消息。”原宸说，“第一，我们可以通过测量电磁波在四维空间中的实际传播速度来确定四维空间的速度极限。第二，即使无法实现超距离瞬时沟通，以四维空间的极限速度进行通讯也将大大提高讯息传递的效率。”

　　　　“确实如此！”众人表示赞同。

　　　　“可惜啊，答案是否定的！”原宸给大家浇了一瓢冷水，“实际上，我已经测量过，正常情况发出的电磁波仍然以三维空间中的光速进行传播，并没有提升。”

　　　　“竟然是这样！”众人既惊讶且失望。

　　　　“但是，我们还是有机会实现超光速通讯的。”原宸推测道，“既然来自三维空间的远征军可以通过加速实现超光速运动，那么我们同样可以对电磁波或激光进行加速增益！”

　　　　“您说的对，这确实是一个思路。”远征军科学副指挥官罗拉应和道，“那么，这项研究任务就由我来带队吧！”

　　　　“好！”原宸颇为赞赏地应答，其他人自然也表示赞同。

　　　　“可惜啊，研究了几个世纪的量子纠缠技术竟然对超距通讯毫无意义。”另一位远征军科学副指挥官王耀不无遗憾地感慨道，“虽然，近几个世纪以来，量子纠缠超距光速通讯常常被人们津津乐道。但是实际上，根据所有实验结果来看，量子纠缠态根本无法进行所谓的超光速通讯。”

　　　　何为量子纠缠态的讯息传送？

　　　　我们可以这样进行比喻：有两张扑克牌，一张是红心k，另一张是黑桃k，把它们放到两只密封的盒子里。如果不打开盒子，我们无法知道其中的某个盒子里到底是哪一张牌。（我们用这两张牌来形容一对处于纠缠态的量子。）

　　　　假设一架宇宙飞船随机带上其中的一个盒子并开始星际旅行，另一个盒子则放在地球上。

　　　　直到宇宙飞船抵达半人马座阿尔法星系，宇宙飞船上的宇航员按照事先约定打开盒子，当他打开盒子看到盒子里的那张牌是红心k的那一瞬间，他就瞬间“知道“处于4。3光年外的地球上的那只密封盒子里的牌是黑桃k。

　　　　从宇航员打开半人马座阿尔法星系上的那只箱子到他“知道“地球上那只盒子里面的牌的时间，如果抛开人的神经传递信息所需要的时间的话，那么这种“通讯“确实是瞬时的，也肯定是“超光速“的。

　　　　但实际上，这个实验表明，这种“超光速通讯“并无实际意义，因为根本不能传递有效的信息。

　　　　同样的事情发生在纠缠态量子对，假定是从a处触动量子发出通讯向b出传递信息，b处的观察者必须在a处改变了量子状态“之后“才能去观测b处的量子状态，因为如果他提前进行观察，他就变成了发出信号的人。

　　　　那么处于b处的观测者是要如何知道“a处是何时发出信号“呢？这是个无解的问题。

　　　　“科学就是这样，虽然对量子纠缠超距光速通讯的研究没有取得进展，但至少我们知道了更多的真相。”远征军科学指挥官唐吉珂德说。

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　　　　（未完待续。。）

量子纠缠的一些资料

　　　　量子纠缠到底是什么呢？

　　　　想象你有两枚硬币，每一枚都有不同的正面或背面，你拿着一枚我拿着一枚，我们彼此距离非常远。我们在空中抛掷它们，接住，拍在桌子上。当我们拿开手查看结果时，我们预期各自看到“正面”的概率是50％，各自得到“背面”的概率也是50％。在普通的非纠缠宇宙中，你的结果和我的结果完全相互独立：如果你得到了一个“正面”结果，我的硬币显示为“正面”或“背面”的概率仍然各为50％，但是在某些情况下，这些结果会相互纠缠，也就是说，如果我们做这个实验，而你得到了“正面”结果，那么不用我来告诉你，你就会瞬间100％肯定我的硬币会显示为“背面”，即使我们相隔数光年而连1秒钟都还没有过去。

　　　　在量子物理中，我们通常纠缠的不是硬币而是单个的粒子，例如电子或光子等。例如，每个光子自旋＋1或…1，如果两个光子互相纠缠，你测量它们中一个的自旋，就能瞬间知道另外一个的自旋，即使它跨过了半个宇宙。在你测量任一个粒子的自旋前，它们都以不确定状态存在；但是一旦你测量了其中一个，两者就都立刻知晓了。我们已经在地球上做了一个实验，实验中我们将两个纠缠光子分开很多千米，在数纳秒的间隔内测量它们的自旋。我们发现，如果测量发现它们其中一个自旋是＋1，我们知晓另一个是…1的速度至少比以光速进行通信快10000倍。

　　　　创造两个互相纠缠的光子以后，哪怕将它们分开很远，我们也可以通过测量其中一个的状态来得知关于另一个的信息。

　　　　现在回到问题：我们可以利用量子纠缠的该特性实现与遥远恒星系统的通信吗？回答是肯定的，如果你认为从遥远的地方进行测量也算是一种“通信”的话。但是，一般我们所说的“通信”，通常是想要知道你的目标的情况。例如，你可以让一个纠缠粒子保持着不确定状态，搭载上前往最近恒星的宇宙飞船上，然后命令飞船在那个恒星的宜居带寻找岩石行星的踪迹。如果找到了，就进行一次测量使所携带的粒子处于＋1态，如果没有找到，就进行一次测量使所携带的粒子处于…1态。

　　　　因此，你推测，当飞船进行测量时，如果留在地球上的粒子呈现为…1态，你就知道宇宙飞船在宜居带发现了一颗岩石行星；留在地球上的粒子会呈现为＋1态，就告诉你宇宙飞船还没有发现行星。如果你知道飞船已经进行了测量，你应该可以自己测量留在地球上的粒子，并立即知道另一个粒子的状态，即使它远在许多光年外。

　　　　这是一个聪明的计划，但是有一个问题：只有你询问一个粒子“你处于什么状态？”（也就是说测量）时纠缠才起作用，但如果你对一个纠缠态粒子实施测量，迫使它成为一个特定的状态，你就破坏了纠缠，你在地球上做的测量与在遥远恒星旁做的测量就完全不相关了。如果在远处进行一次测量，让粒子的状态为＋1，当然在地球上测量出结果就是…1，从而告诉你远在数光年外的粒子的信息。但你不可能在测量的过程中不破坏纠缠，而一旦纠缠被破坏，那就意味着，不管结果如何，你在地球上的粒子为＋1或…1的概率都是50％，和若干光年外的粒子再没有关系。

　　　　好比，我和我朋友，各在天边，但手里个持一个量子硬币，他们一定一正一反。我可以通过我手里的硬币，知道对方的硬币状态。但我不能通过改变手里的硬币，从而改变我朋友手里的硬币（改是可以，但结果是随机的。就像三体所说的打台球，被击打的台球是任意方向飞出去，只服从概率，不服从物理规律）。现在的量子通讯好像是另外一回事，好比是被发现了一个规律，同时打两个台球，两个台球的方向虽然是任意的，但是这两个台球的夹角中心正是击球的方向。那么建立两条链路，其中一条是普通链路，用于告知对方另外一个球的方向。这样，真正的接收方可以通过量子态的台球方向和穿过来的另一个台球方向，得到有用信息（击球的角度）。而窃听方无法得到量子态，所以无法窃听。有点罗嗦了，还是回到硬币。我和朋友各有一个魔法硬币（a和a，他们永远保持一个正，另一个是反的特性。我想控制硬币的正反面，传递消息给我的朋友；但做不到，我不管怎么小心的把硬币放桌子上，硬币坚持它的随机性，不确定的出现正面和反面。朋友自然没办法知道我传递给他的信息。后来我又找到一枚魔法硬币（b），这枚硬币有新的特性。就是我朝上一起扔它们（a和b），它们一定相同面；朝下扔它们，它们一定不同面。这样，我通过打电话告诉我的朋友，每次扔硬币以后，硬币b的状态。我朋友就知道我每次是怎么扔的硬币。虽然通讯速度还是打电话的速度，但是绝对保密。

第391章　新能源开发

　　　　“唐吉珂德说得对。每一项科研工作都像在迷宫之中探索，我们无法保证所走过的每一条路，所作出的每一项决定都是正确的。但是，即使是曾经使我们迷失过的方向，它也依然具有价值，至少它让我们更加认清了这个宇宙，为我们将来的工作扫清了一部分障碍。”原宸一字一句地说道，“何况，量子纠缠确实是一种美妙的性质，虽然超距通讯暂不可能实现，但是我们已经将这一技术广泛用于其他方面，比如终极密钥安全系统。”

　　　　正如量子力学先驱尼尔斯玻尔曾经说过的：如果量子力学没有震撼到你，一定是因为你还没有理解它。

　　　　人类一直在和宇宙掷骰子，即使我们尽最大努力在游戏中作弊，最终还是会被宇宙规律挫败。量子物理定律就是保持着这么完美的一致性。

　　　　科学实验已然证明了，互相缠结的粒子之间的确存在着“幽灵般的超距作用”，只是这种量子纠缠本身并不能传递信息，而必须借助经典信道。其优势只是绝对加密，且被窃听必然能够发现。

　　　　“那么，关于超距离通讯技术，我们就先集中力量攻克四维空间中的超光速通讯技术。”远征军科学指挥官唐吉珂德说。

　　　　“远征军舰队可以通过加速实现超光速运动，那么电磁波或激光等通讯信号也一定可行。虽然不知道最终的通讯速度能否接近极限速度，但是我们成功的概率一定相当高！”原宸向主动请缨的科学副指挥官罗拉交代道，“四维空间与三维空间之间是无法直接进行通讯信号传输的，这也是你们要设法解决的问题。”

　　　　“我们一定会尽力的！”罗拉回答道。

　　　　“好！那么，我们继续讨论第二项科研任务。”原宸说，“关于新型能源的开发，各位有何意见？”

　　　　“领袖，因为整个远征军舰队长期处在四维空间高速航行状态，深空资源开发舰队如果想要在沿途的恒星系中采集资源，难度必然会超过在三维空间里的操作工艺，甚至需要跃出四维空间。基于当下的情况，我们必须开发出能效更高的新型能源。”这一次发表意见的是远征军科学副指挥官王耀，“长期以来，远征军的生活、科研、工业生产所需能耗，目前全部来源于可控核聚变技术，虽然核聚变燃料的储备充足，但是，其能量利用率与正反物质湮灭形式能源、黑洞能源、甚至是重元素衰变形式能源相比，都存在巨大的差距。”

　　　　“确实如此，如果我们要开发出更高效能的新型能源，那么正反物质湮、黑洞能源、重元素衰变这几个研究方向必然是我们的首选。”科学指挥官唐吉珂德也表示赞同。

　　　　“正反物质湮灭可以释放出巨大的能量，按照质能方程（e=mc^2），湮灭的过程可以将百分之百的物质转化成能量。但在现阶段，我们的科技不但无法大量地制造反物质，而且制造反物质消耗的能量远远超过了可用反物质的能量。”科学副指挥官王耀继续说。

　　　　“哈哈~，这可真是一笔赔本的买卖！”原宸轻笑着说。

　　　　目前，人类文明主要通过