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寶貝摩天輪
2015/12/16
5:03
談到交通運輸的未來科技,其實有一種手段,可以把其他方法都淘汰:就是瞬間移動。傳統上,瞬間移動一直被視為純幻想--如果物質能從原地消失,出現在另一個地方,豈不是天下大亂? 不過在量子力學的領域,這卻是可能的。正確的說法,不是量子可以瞬間移動,而是它的位置不可能被完全確定,這就是著名的海森堡不確定性原理。以原子裡面的電子為例,我們不能確定一個電子的位置,只能算出它在某時間、某地點出現的機率。理論上,這個電子有機會出現在遙遠宇宙的任何一個角落,只是機率非常非常低。 這麼玄的理論,對我們有什麼意義呢?其實,它解釋了我們為何能夠存在。就是因為電子出現的機率,遵循量子力學的薛丁格方程式,電子才能留在原子核的周圍,而不會掉到原子核裡面去。如果沒有量子理論,我們體內的原子與分子,都會立刻瓦解。 不過,雖然電子的位置不確定,也可以說它時時刻刻都在進行瞬間移動,但要把這種量子現象搬到大型物體上,卻是辦不到的。按照量子力學的計算,一張椅子忽然出現在牆的另一邊,這個機率的確有,但實在太小了,恐怕等到宇宙毀滅,都看不到這件事發生。 然而,科學家卻沒有放棄努力。澳洲的物理學家布萊德利,就應用量子理論跟其他物理理論,做了一個實驗。首先,他們把一團原子降到極低的溫度,形成「玻色—愛因斯坦凝結態」。這是在1925年,由愛因斯坦和玻色兩位科學家,所預測的一種物質狀態。簡單地說,在極低溫的時候,讓一整團原子都到達最低的能階,以相同的頻率振動,進入「同調狀態」,這就是「玻色—愛因斯坦凝結態」。
接著,科學家製造出一道原子雷射。所謂的原子雷射,其實就是大約五千個原子組成的一道原子束,當然,這五千個原子跟凝結態的原子,它們是同一種元素。接下來是這個實驗的關鍵:當原子雷射射向凝結態的原子,原子雷射的五千個原子,也會到達最低的能階。同時,會放出一道光,保存了原子雷射中所有的量子訊息。 最後,把這道光用光纖傳到另一個地方,照射另一群形成「玻色—愛因斯坦凝結態」的原子,就可以把原子雷射還原出來,狀態跟本來的五千個原子,幾乎一模一樣! 雖然在這個實驗當中,沒有真正傳送原子,卻傳送了原子雷射所有的「狀態」。這樣做,跟用光速傳送五千個原子,意義是一樣的。這樣看來,科學家已經完成了用光速進行的「傳送」。雖然不是「瞬間」移動,但也非常快了! 這個方法的問題是,要讓原子形成「玻色—愛因斯坦凝結態」,需要降到接近絕對零度的極低溫,讓這項技術的應用大受限制。另外實際上,傳送結果還是會發生一些誤差。因此目前看來,要傳送分子,甚至活的動物或人,恐怕還是非常遙遠的夢想呢。