瞬間移動(dòng)常出現(xiàn)在科幻作品中，能夠瞬間隱形轉(zhuǎn)移到某個(gè)位置。一直以來，人們都希望能夠使用科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人類的瞬間移動(dòng)，擁有這種不可思議的超能力。某種程度上來說，瞬間移動(dòng)不單單是科幻，而是有科學(xué)依據(jù)的。自從人類開始有這個(gè)想法以來，科學(xué)家們已經(jīng)研究了很多年。近日，奧地利因斯布魯克大學(xué)物理學(xué)家羅伯特·懷爾德首次在實(shí)驗(yàn)中觀察到量子隧穿效應(yīng)，這是有史以來觀察到的最慢的帶電粒子反應(yīng)。該團(tuán)隊(duì)選擇氫元素來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他們將氫的同位素氘引入離子阱，將其冷卻，然后用氫氣填充離子阱。由于溫度非常低，帶負(fù)電的氘離子缺乏能量與氫分子以傳統(tǒng)方式進(jìn)行反應(yīng)，但卻可以在非常罕見的情況下通過碰撞發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)氫分子和帶電的氘原子發(fā)生碰撞時(shí)，這一交換質(zhì)子的過程可以稱為隧穿，但這種情況在 100 億次碰撞中只會(huì)發(fā)生一次。“由于量子力學(xué)波的特性，量子力學(xué)允許粒子突破能量壁壘，并發(fā)生反應(yīng)。在經(jīng)典力學(xué)中，當(dāng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體遇到一個(gè)障礙物的時(shí)候，它就需要從障礙物的頂部翻過去才可以通過，而這個(gè)現(xiàn)象從能量的角度來說，這個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體如果具備的能量低于障礙物頂部的勢能，那么這個(gè)物體就無法通過障礙物。然而在量子力學(xué)中，這樣的理解卻是錯(cuò)誤的，如果把這個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體換成量子世界里的微觀粒子，那么會(huì)發(fā)現(xiàn)在自身能量不足的情況下，這種微觀粒子是有一定的概率直接穿過這個(gè)障礙物的。本期內(nèi)容我們以現(xiàn)有的科學(xué)水平以及現(xiàn)有的科學(xué)認(rèn)知上來分析一下人體瞬間移動(dòng)可行性到底有多大。

在我們?nèi)粘Ｉ钪谐３Ｂ牭竭@樣一句話，遇事不決，量子力學(xué)。從這句話我們就可以看出，在物理學(xué)中所涉及到量子力學(xué)領(lǐng)域的概念，有許多都讓科學(xué)家們琢磨不透，但恰恰正是這些讓科學(xué)家沒有十足把握攻克的物理難題，卻反而可以帶領(lǐng)我們現(xiàn)在的人類超越現(xiàn)在的認(rèn)知。本期所聊到的人體瞬間移動(dòng)可行性的猜想，其中最可能實(shí)現(xiàn)的物理學(xué)概念就是量子力學(xué)。如果用一個(gè)詞語形容量子力學(xué)，恐怕只有用“詭異”兩字了。而量子糾纏確是量子力學(xué)中最詭異的現(xiàn)象之一。量子糾纏表明，兩個(gè)粒子發(fā)生糾纏后，它們之間就會(huì)有一種特殊的緊密聯(lián)系，這種聯(lián)系，不管兩個(gè)粒子距離多遠(yuǎn)，即使是在銀河系的兩端也能始終保持著。只要其中一個(gè)粒子的狀態(tài)發(fā)生變化，另一個(gè)粒子也能立即發(fā)生相應(yīng)的狀態(tài)變化。這種狀態(tài)的相應(yīng)變化是跨越空間的超光速變化，因此愛因斯坦將其稱之為“幽靈般的超距作用”。也就是說，如果你觀測其中一個(gè)電子發(fā)現(xiàn)它是自旋向上的，那么另外一個(gè)邊的電子？一定是自旋向下的，而且其中任意電子的狀態(tài)是隨機(jī)分布的，但無論你觀察時(shí)它處于什么狀態(tài)，另外一個(gè)電子的自旋總是和它相反。雖然理論上感覺非常不可思議，但量子糾纏確實(shí)被證實(shí)了。

證明量子糾纏的實(shí)驗(yàn)有很多種，其中最著名的是貝爾不等式的檢驗(yàn)。貝爾不等式是一種基于局部實(shí)在性假設(shè)的數(shù)學(xué)公式，它限制了兩個(gè)相隔很遠(yuǎn)的物理系統(tǒng)之間的相關(guān)性。如果實(shí)驗(yàn)觀測到的相關(guān)性超過了貝爾不等式的界限，那么就說明局部實(shí)在性假設(shè)是錯(cuò)誤的，也就意味著量子糾纏是真實(shí)存在的。第一個(gè)檢驗(yàn)貝爾不等式的實(shí)驗(yàn)是由弗里曼和克勞澤于1972年進(jìn)行的。他們利用兩個(gè)極化光子源和四個(gè)極化分析器來測量兩束光子之間的相關(guān)性。他們發(fā)現(xiàn)了與貝爾不等式相矛盾的結(jié)果，從而為量子糾纏提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。后來，還有許多其他類型和更精確的實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)貝爾不等式和量子糾纏，例如使用原子、離子、電子、中微子等粒子作為糾纏系統(tǒng)。這些實(shí)驗(yàn)都表明了量子力學(xué)對于非局部現(xiàn)象和糾纏現(xiàn)象的正確性，并且排除了各種可能存在的隱變量或環(huán)境干擾因素。后來物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中成功利用儀器實(shí)現(xiàn)了單個(gè)量子態(tài)的超距傳輸，也就意味著“瞬間移動(dòng)”的理論基礎(chǔ)已經(jīng)確鑿無誤，隨后，1997年，奧地利科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)光子的隱形態(tài)傳輸。后來在2012年，國際科學(xué)小組成功實(shí)現(xiàn)間隔143公里的量子隱形態(tài)傳輸。最后在2016年，潘建偉教授項(xiàng)目組，成功實(shí)現(xiàn)“多自由度量子體系的隱形傳態(tài)”。這個(gè)技術(shù)可以讓異地獲知對方的量子狀態(tài)，真正開啟了量子傳輸技術(shù)的大門。

看到這里，細(xì)心的朋友也許發(fā)現(xiàn)了，瞬間移動(dòng)是不是要實(shí)現(xiàn)了，從理論上來說，這種可能性確實(shí)存在，但實(shí)際操作難度極大。首先，量子傳輸?shù)氖切畔?，而?gòu)成人體的量子從數(shù)量上來說極其巨大，其承載的信息之豐富更是難以想象，要傳輸如此龐大的信息量，幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。其次，只有已經(jīng)處于糾纏態(tài)的兩個(gè)量子才能進(jìn)行傳送。如果你想實(shí)現(xiàn)瞬間移動(dòng)，就需要在目標(biāo)區(qū)域預(yù)先設(shè)置好和你本人量子處于糾纏態(tài)的量子，然后進(jìn)行信息傳輸，而不是理想中的想到哪就到哪。除此之外，瞬間移動(dòng)有一個(gè)最大的問題需要科學(xué)家解決。那就是：量子傳輸之后，被“制造”出來的那個(gè)人，還是原先的自己嗎？因?yàn)檫@件事看上去，就像是讀取自己的生物信息，在另一個(gè)地方“制造”一個(gè)相同的自己而已。如何確保那個(gè)“新產(chǎn)生的人”，和原來的自己是記憶想通呢？或許這將是瞬間移動(dòng)技術(shù)需要解決的最大難題！不得不說，量子力學(xué)的出現(xiàn)其影響已經(jīng)超出了物理學(xué)的范疇，也給我們帶來了無限的可能。它迭代你的既有認(rèn)知，體會(huì)世界觀不斷被顛覆思維方式被啟發(fā)的過程，它改變了整個(gè)物理世界的基本思想，改變了人們的直覺和傳統(tǒng)認(rèn)知。正如量子力學(xué)大師費(fèi)曼所說，沒有人懂量子力學(xué)，如果你覺得懂了，那肯定不是真懂，可見量子力學(xué)到底有多么恐怖，多么不可思議。