作者: 〔日本〕小林泰三

阿底提生达刹。达刹又生阿底提。达刹为其女阿底提所生。阿底提又生诸神,皆吉祥永生。

——《梨俱吠陀》

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我不太喜欢历史课。几千几万年前的事情,今天为什么还要重提呢?

“为了知道人类要做什么。”大姐总是这样回答,“人类在什么情况下会采取什么行动,知道这个很重要。”

我完全不同意。如果是在人口众多的星系,了解政治、战争带给民众的影响也许确实很重要。但是,在这个不足百人的狭小殖民地里也需要吗?

“只看眼前会得出错误的结论。现在是过去的累积,也是未来的种子。现在只不过是时间长河中的一点罢了,连通着过去和未来的无限可能。”

我完全不明白大姐在说什么,不过我没有再反驳。这并不是怕惹大姐不高兴,大姐过去从没训斥过我,恐怕今后也不会。我是怕被大姐轻视,不想被她当成必须翻来覆去地解释才能明白的小孩。所以,我只能装作听懂了的样子,继续学习历史。

“人类的宇宙航行技术经历了三个阶段的飞跃。请阐述这三次飞跃的技术意义。”

我虽然心里七上八下,但还是装出自信的样子回答起来:“第一次飞跃开始于21世纪中叶,那时人类连太阳系内的天体都还没有探索完全……”

量子传输的原理早在20世纪就发现了。

量子力学的基本原理揭示了超光速的存在,于是一些科学家开始了超光速通信的研究。然而随着研究的深入,人们逐渐明白,超光速现象确实存在,但通过它传送有意义的信息是不可能的。

一切粒子在没有任何人观测时,都以波函数的形态分布在空间中,但只要有人观测,粒子在被观测到的瞬间就会坍缩到一点上。这不是理论的归纳,而是无条件成立的原理。

在没有任何人观测的情况下,两个粒子相互干涉时,它们波函数的一部分会共享。只要继续保持无人观测的状态,这两个粒子的关系就会持续下去。不论两者距离有多远,也不论经过多少时间,都不会有变化。但如果有人去观测其中一个粒子,在观测到的瞬间,另一个粒子的波函数也会同时坍缩。“同时”意味着“时间差完全为0”。

可是,将光速作为宇宙共同尺度的相对论,并不承认超光速的存在。严格来说,相对论本身并没有否认超光速,而是与因果律组合在一起时否认了超光速。

因此,量子理论、相对论、因果律不能同时成立。即三种理论中至少有一种不成立。

不过,人们很快发现了可以让三种理论都成立的办法,即加上“能够控制的一切现象都满足因果律,而不能控制的现象因果律不一定成立”这一限制条件,便可以简单地摆脱矛盾。这个新的因果律与相对论组合起来,得出的结论是:所有可用于通信的现象,都不能以超光速传播;不可用于通信的现象,或许能以超光速传播。

就这样,虽然多数科学家承认超光速的存在,但也得出了不能将之用于通信的结论。

当然,梦想实现超光速通信的科学家不会因此一蹶不振。就算不能实现,两个粒子的相互干涉还是大有用处的,这就是量子传输。

为了完全复制某个物体,需要观测构成本体的所有粒子后才能再现。也就是说,需要使用电磁波或粒子射线逐一扫描本体的所有粒子。但其中有个很大的问题——在观测到粒子的瞬间,波函数就会坍缩。如果不知道原本的波函数形态,就无法再现本体的量子状态,也就无法完全复制。而且,量子状态被破坏的本体也会崩溃。

再现量子状态的划时代手段,就是量子传输。让两个粒子相互干涉,共享波函数之后,扫描其中一个粒子,虽然构成本体的波函数还是会坍缩,但它的量子状态会传递给另一个粒子。因此,只要将扫描得到的数据与另一个粒子中保存的量子状态相结合,便可以正确复原本体的波函数。

当然,本体的破坏是无法避免的。另外,扫描得到的信息无法超光速传递,因此也不是超光速。但是,运用这个原理,便可以进行物体的传输。

实用性的量子传输实验是在21世纪中叶成功的。

不保存量子状态的传输更早之前就实现了,可以传送停止的机器或者死亡的生物,但是活的动植物和工作中的机械因为不能保持量子状态,所以都会被破坏。

量子传输的实用化改进使情况发生了变化。复杂的机械可以在保持工作状态的同时被传送到远处,家畜也可以自由运送。至于运送人类,虽然技术上是可行的,但因为系统稳定性和伦理方面的问题,在很长一段时间内是被禁止的。早期也有不少科学家把自己当作实验品,由此发生过一些不幸的事故。

不过,量子传输的事故率不久就降到了比普通交通方式还低的程度,系统稳定性的问题得到了解决。但伦理问题在后来的几十年间依然争执不休。

到底能否将复制出来的人与本体视为同一个人?更基本的是,复制出来的人真的是人类吗?难道不是在机器中组装起来的人造人吗?而且,被复制的人难道不是因为高强度的扫描而死亡了吗?这样的话,每次用量子传输运送人类时,实际上就是一边杀人,一边制造出一个一模一样的人造人。

此外,还有传输错误的问题。因为扫描数据和量子状态都是用普通的通信手段传输的,不可能百分之百地避免错误。哪怕是一兆分之一的概率,只要有与原来的量子状态不同的东西混入,那还能称之为完全复制吗?岂不是每传输一次就会破坏一点吗?

坚持将量子传输运用于人类的科学家对这些疑问一一认真解答,不断努力说服大众。

基本粒子也好,原子也好,其本身并没有个性,同一种类的粒子都是完全相同的。粒子的个性,实际上就是它们各自的量子状态。也就是说,物质的本质不是粒子,而是量子状态。如果拥有同样的量子状态,就可以认为是同样的物质。因此,如果量子状态保存了下来,即使构成本体的粒子全部散失,这个人也不会死亡。

同时,传输过程中会被破坏的信息极少。人类在日常生活中,体内的微小结构也会被天空或地面的辐射、大气中的氧气等化学物质不断破坏。如果昨天的你和今天的你可以被视为同一个人,那么传送前后的人也可以被视为同一个。

于是,在22世纪初,人类的量子传输终于合法了。

这时,太阳系的各个天体上都建成了常驻基地,人类通过量子传输网络将它们和地球连接在一起。不过直到用于人类的量子传输解禁为止,人类要飞去这些地方,依然免不了几个月乃至几年的宇宙飞行。可以进行量子传输旅行之后,即使是边境基地,也有大批人类到访,太阳系内的开拓由此飞速推进。这是第一次飞跃。

量子传输的发送和接收都需要巨大的装置。为了开通量子传输线路,首先需要向接受地运送装置,所以量子传输并不适合太空探索。理论上说,到达距离太阳系最近的恒星比邻星,用量子传输只需要四年零三个月,但必须先在比邻星上建成量子传输接收基地。

这很尴尬。如果用宇宙飞船运送装置,就算使用核聚变引擎,也要几百年后才能抵达。更实际的方法是将超微型机器人用微波加速到亚光速,冲进比邻星系,在目的地附近搜集资源来建设基地。但要在四年的时间里将微波牢牢聚焦在目的地上,也是件十分困难的事。而且,在对目的地环境一无所知的情况下,也不知道该怎么编写程序让机器人探索和加工资源。

23世纪初,量子传输实现了划时代的改进,那就是不需要接收装置的量子传输。

早期的传输只传送复制必需的信息和量子状态,而构成物体的粒子要靠接收方准备。而新型传送机将构成物体的粒子本身等离子化后加速,以亚光速电子束的形式向目的地发射,再用这个电子束本身作为传输线路,将扫描信息和量子状态传送过去。由于电子束的分散性,扫描信息和量子状态可以在任意距离聚焦。只要焦点上的能量密度超过临界值,构成便开始了。

这个技术开发成功的时候,太阳系内的量子传输网络已经建成了,所以并没有引起很多关注。不过,科学家们借助它踏出了迈向太阳系外的坚实步伐。

当时,量子传输的射程约为100天文单位,一次传送勉强可以离开太阳系,但无法到达恒星之间的空间。因此需要先将人和物资传送到尽可能远的地方,在那里建造新的传送装置,然后再向更远的地方传送。这个过程重复几百次之后,人类终于抵达了比邻星。这是历时一个世纪的大事业,人类终于筑成了通向广阔宇宙的坚实基础。这是第二次飞跃。

量子传输技术下一阶段的目标,是传送装置可以传送自己。现在的量子传输需要靠传送装置构成传输线路,如果不建造新的传送装置,就既不能前进也不能返回。但是,不管是用当地的资源建设,还是用传送来的资源建设,都需要很多时间和劳力。仅仅为了一次探索飞行,就需要从太阳系一路把基地建过去,并不现实。如果传送装置能够传送自己,那么沿途的基地就都不需要了。只要反复进行短距离的传送,一个传送装置就能实现宇宙航行。

为了实现这个目标,技术上存在两大障碍。

一是传送功能的限制。传送装置结构复杂,重要部分总是无法传送成功。

二是动量守恒定律。要将构成粒子加速到亚光速,需要有相应的动量,而到达目的地时,又需要舍弃这些动量。动量是质量和速度的乘积,同样大小的动量,有可能质量大、速度小,也有可能质量小、速度大。但不管是哪种情况,都不适合宇宙飞行。如果舍弃动量时牺牲质量,每次传送后宇宙飞船就会失去一部分;如果舍弃动量时牺牲速度,每次传送后就会失去极多的能量。

23世纪末到24世纪初,人类首先解决了传送功能的限制。传送装置被分解成简单的部件,它们各自的量子状态相对容易保持。虽然每次传送时每个部件的量子状态会发生少量变化,但组合起来还是能正常运作。

然后,在24世纪中叶,动量问题的解决办法也终于找到了,因为发现了负质量。所谓负质量,是波函数振幅的平方为负值的状态,这时动量始终为负值。这样的粒子不能单独存在,只能与普通粒子的波函数叠加。通过制造负质量,可以产生完全不具有动量的亚光速电子束。

就这样,能够传送自己的传送装置完成了,瞬间便在所有宇宙飞船上装载了。跨星系的飞行变得非常轻松。通过连续的量子传输,宇宙飞船得以进入人类未曾抵达的领域。这是第三次技术飞跃。

量子传输中的乘客感觉不到时间流逝,所以等于实现了超光速飞行。他们实际上化作电子束,一下子出现在宇宙中的某一点,然后消失,又出现在下一点,不断重复。这样的飞行既观测不到光行差,也观测不到多普勒效应。

自主传输的唯一缺点,就是无法避免时间的流逝。虽说对乘客而言往返比邻星只需要几天——最新技术是几小时——但地球上已经过去了九年。对正常的社会生活来说,九年的空白难以忽视。因此,即使技术成熟,恒星间的飞行依然只在政府与大企业主导的调查,以及移民团的单程旅行时才会使用。

出去的移民虽然很少,但各行星系的人口还是迎来了爆发式增长。经营殖民地需要一定程度的人口,通过人工手段,只要一个世纪,行星系的人口便可以达到1000亿。

人类的居住圈瞬间扩大了。目前得到确认的殖民行星系有146532个,未经确认的据推测是这个数字的两倍以上。殖民行星系的数量之所以无法正确掌握,是因为通信速度过于迟缓。使用电磁波通信只能达到光速,如果将移民团送往一千光年以外的行星系,他们平安无事定居下来,历经千年建立起发达的文明,而地球方面此时最多只能收到他们平安抵达的消息。

人类文明的交流变得困难,彼此孤立。

“以上就是人类在宇宙旅行上的三次飞跃。”我总算回答了出来,虽然脸上保持平静,喉咙却发干。

“谢谢,回答得很好。”大姐微笑着说,“有些人乐于见到人类散布在银河系的各个角落、彼此交流甚少的状态,因为这样能够降低人类文明灭绝的风险。同时,也有人担心人类因此失去作为一个物种的统一性。他们认为,各殖民地开始独立行动之后,便很难再统一起来,最终可能引起星际纷争。在若干行星系,具有这样想法的势力掌握政权后,便要强行统一附近的行星系,反而引起了星际纷争。就我们所知,最强大的势力是以人类发祥地——太阳系为中心的太阳系政府。据推测,他们控制的行星系约为一百到两百个。规模第二大的是以天津四为中心的天鹅座联盟,拥有二十到五十个行星系。目前这两大势力尚无接触,所以还不至于发生直接冲突。”大姐在这里停顿了一下,“那么,就在人类的居住空间陷入这种不稳定的胶着状态时,某个东西的发现一举打破了这种状态。那是什么?”

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