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“这将是这个纪元最伟大的发明!”莫瑞尔先生站在高台上,激动地大吼,他双眼闪烁着智慧和疯狂的光芒,“今天,光纪3496年8月25日,将会是这个宇宙永远被铭记的一天!你、我,我们所有人,都会闪烁在历史的丰碑上,永垂不朽!来吧,伙计们,让我们一起来见证神迹的产生!”
众人随着莫瑞尔的大吼而欢呼,他们不像是科学家和工程师,倒像是2000年前那个煽动了第三次全球大战的疯子,他们都是疯子。
“疯了,”多特愣愣地看着眼前的人,面如死灰,“你们都疯了!你们掉进了魔鬼的陷阱!这是个陷阱!”
公元2062年2月21日
“Yes!”陈铎握着拳头大吼一声,把周围人吓了一跳。
夏晴瞪了他一眼:“要死啊你!大惊小怪的干什么啊?”
“嗨嗨嗨!宽容一点好吗?我可是刚刚完成了一件可以被列入史册的壮举!而作为历史的见证者,你们不感到荣幸吗?”
王川平看了看夏晴的脸色,觉得她已经处在暴走的边缘,为了避免火山喷发殃及池鱼,王川平赶紧截住陈铎的话头:“你弄出什么东西了,这么兴奋?让我们见识见识怎么样?”
“没问题!这里施展不开,走我们去实验室那边!”说完,陈铎抱着计算机风风火火地往外走,嘴里面还说着:“我先过去了,你们快点哈!”
“你!”夏晴一口气憋在嗓子眼里,吐不出来也咽不下去,着实难受。
王川平心想,抱歉,你不难受,倒霉的就是我们了。办公室里的另外四人,也跟在陈铎后面,向实验室走去。
陈铎在实验室里搭了个实验台,一个真空仓,一枚硬币和一个机械臂,然后将计算机放在一旁。
看到人都过来了,陈铎清了清嗓子,说道:“就在刚刚,我成功地将量子纠缠态进行叠加反演计算,实验了量子态从微观到宏观的巨大进展,鼓掌!”
啪啪啪!
很尴尬,响应的只有王川平一人,但陈铎不在意,天才总是孤独的。
“这意味着什么?意味着物理学上的重大进步,意味着人类历史的重大转折,意味着今天,我陈铎,将要名垂青史!”
“别废话!你到底给不给我们看啊?不给看我走了!”
“别着急啊!怎么说,我也要把背景给你们介绍一下,不然你们就是看了我的结果,也不懂对吧?”
“你刚刚是在介绍背景?”
“咳!这个,量子纠缠态大家都知道吧?就是说有两个作为纠缠态的状态波函数,它们看作一个系统存在,当对其中一个波函数A进行测量,另外一个波函数B就会自动塌陷,得到与A相反的结果。B的塌陷与A的测量是同时的,不受空间的影响。一般对量子纠缠态的研究,仅限于光子,或者是光子群,但是我刚刚成功地实现了宏观上的纠缠态观测!”
“宏观?”王川平能够理解,也正因为如此,他才会感到不可思议。
“没错!”陈铎兴奋道,“就比如那枚硬币,它大约含有10的22次方个原子,电子就更多,将它们全部分析计算是很麻烦的,所以我编了个重演的算法。这个算法可以将一个高维矩阵,比如1000X1000,连续降维,降到一个一维矩阵,然后对这个一维矩阵进行升维计算,再次得到一个1000X1000的矩阵,这两个高维矩阵,是完全相同的。”
“可是,这样做有什么意义呢?”夏晴问道。
“很简单,”大概是说得兴奋了,陈铎罕见地没有嘲讽夏晴,“想象一下,我用这个算法,对这枚硬币进行计算,是不是就可以得到一个低维的波函数?这个低维波函数的纠缠态很容易得到对吧?这样,当这枚硬币确定了一个状态,或者说对它的低维波函数进行了测量,它的纠缠态就会塌陷。如果我用这个算法对塌陷的结果进行重构计算,那么得到的结果——”
“就和这整个系统的状态一样!”王川平激动道。
“没错!”陈铎没有因为王川平打断他而感到不高兴,他双手轻抖着在计算机里输入数据,“把真空腔、机械臂、硬币看做一个孤立的系统,机械臂做简单的简谐运动,用来投掷硬币。把边界条件和对整个系统的分析输入程序,就可以进行模拟计算!”
陈铎忐忑地按下ENTER按键,哪怕他在计算机上已经模拟成功,但毕竟没有真正做过实验,会不会出错,他真的没有把握。
量子计算机的运算速度很快,只用了0.1秒钟就分析完成。随后机械臂进行工作,将硬币向高空投掷,也就是在这个时候,波函数塌陷,计算机完成了整个系统的反演测量。
五人十只眼睛死死地盯着旋转的硬币,以及闪动的计算机显示屏。
啪!
硬币落下,但是因为系统真空,没有发出声音,那个清脆的响声是计算机发出的。
硬币正面朝上,于此同时,显示屏上出现硬币的投影,那是,正面。
随后,机械臂继续投掷硬币。
背面,背面。
正面,正面。
正面,正面。
……
王川平和夏晴对视一眼,两人眼中都透露着震惊的神色。这一次,陈铎把牛皮吹成真的了,他们见证了历史。
光纪3460年5月6日
莫瑞尔实验室中,约15人站成一团,紧张地看着中心的实验台。实验台上简单地放着一个真空腔、一枚硬币、一个机械臂以及一台计算机。
“多特!我亲爱的伙计,这个历史性的时刻要由我们两个人同时见证!”莫瑞尔笑着将手臂搭在多特的肩膀上。
大约20年前,莫瑞尔成功地实现了量子纠缠态的宏观测量,这在当时的物理学界引起了极大的轰动。无数物理学家重复了莫瑞尔的实验过程,但得到的结果却是相同的,年轻的莫瑞尔成为了物理学界最为璀璨的新星。
随后,莫瑞尔又提出了纠缠态时间的概念。他认为,量子纠缠态除了具有非定域条件外(即不受空间约束、因果相关),还具有不受时间约束的特性。简单来说,就是一个波函数的纠缠态,可以出现在一秒钟以后或者是一秒钟之前。
这其实很容易理解。相对论告诉我们,时间在不同的参考系下是不同的,所以从某个参考系看到的“同时”,实际上在另外一个参考系来说,时间是不一样的。也就是说,如果作为纠缠态的两个波函数,它们在两个不同的参考系当中,时间上满足拉布尔变换(洛伦兹变换),那么对其中一个参考系来说,它观测到的纠缠态塌陷时间与测量是同时发生的,在9:00,但对另外一个参考系来说,可能塌陷的时间是在8:50。
但是要注意一点,利用莫瑞尔的宏观测量方法,纠缠态塌陷的时候,参考系的状态就已经确定了,也就是说,两个参考系在不同的时间,呈现了可以变换的状态,也可以说是相同的状态。
莫瑞尔看着眼前简单的设备,感叹道:“我刚发现纠缠态宏观测量的时候,你就提出了用这种方法进行‘预言’的可能性。多特,我用了20多年的时间,证明了你一句话的正确。你觉得20年的工资要多少才合适?”
多特摊了摊手:“莫瑞尔先生,如果你觉得用钱就可以买来你的时间,我相信这个世界上会有无数人挥舞着钞票堆到你面前,不是吗?”
“哈哈!多特,我真的是越来越喜欢你了,好伙计,我很想知道你看到今天的结果之后又会有什么样的新想法,我已经忍不住想要知道了!”
在莫瑞尔提出纠缠态时间的概念之后,多特便对莫瑞尔提出“预言”的可能性。既然两个参考系可以在不同的时间呈现出相同的状态,那么在8:50观测到9:00时的状态,不就是预言么?这简单的一句话,莫瑞尔走了20多年。
纠缠态时间正确性的证明很简单,莫瑞尔用量子计算机模拟了一个简单的硬币系统,然后让它加速到接近光速,再减速到实验室参考系的速度,这样模拟的系统内时间要比实验室时间慢。也就是说,模拟得出的结果要比实验结果慢一定的时间,这在提出这个概念的第二年便被验证了。可是反过来,要让模拟系统中的时间快于实验室时间,就不是那么容易的事情了。
“实验开始了,睁大眼睛见证奇迹的发生吧!”多特耳中传来莫瑞尔自信的声音,但他还从中听到了一丝不安。
量子计算机开始运转,这一次用了很长的时间,大概有三分钟。三分钟对于万亿次的量子计算机来说,真的是很漫长的一段时间,而对于莫瑞尔和多特几人来说,更是如此。
随即,机械臂开始抛硬币,在硬币落到底部之前,计算机上就显示出了结果:正面。然后硬币落地,同样是:正面。
接下来,机械臂不断地重复抛掷硬币:
正面,正面。
背面,背面。
正面,正面。
……
“哈哈哈!我成功了!”耳边是莫瑞尔激动的笑声,不知道为什么,多特突然感觉有些不安,他起步向前一把将真空腔打落到地面上,硬币随着真空腔的翻滚而跳动。虽然计算机上已经显示了结果,但硬币没有丝毫停止的迹象。
“该死!”莫瑞尔揪住多特的衣领,在他耳边大吼:“多特,你在干什么!”
公元2090年7月10日
陈铎急匆匆地把饭往嘴里面扒,活脱脱是个饿死鬼。
“慢点吃,”夏晴在一边抱怨道,“都50多岁的人了,还这么毛急毛躁的。你胃本来就不好,这样下去啊,总有一天——”
“我身体好着呢,”陈铎把碗一丢,抄起椅背上挂的公文包就往外走,“我去实验室了,待会儿子带媳妇儿回来你给看看,像你一样嘴碎就不要了。”
“滚!”
急匆匆来到实验室门前,李平已经在那边等着了。
“不好意思,李记者,我迟到了。”
李平笑道:“您没有迟到,只不过是我提前了一些。”
陈铎验证了个人信息,打开门:“请进。”
李平跟着陈铎,进了实验室之后顺着走廊走到最尽头的办公室,门口挂了个牌子:陈铎教授,值班时间:周一上午9:30——11:30。李平知道,这只是量子信息实验室中的一个,而作为大本营的秦川实验室,他根本没有资格进入。哪怕是这短短两小时的时间,也是李平费进了心思才拿到的。
“陈教授,我今天来采访您,主要是想了解关于‘量子预言’的事情。”
“咦?这事情都过去八九年了,没想到还有人关注。啊,不好意思,我是说,你们记者,不应该关注最前沿的一些信息吗?”
“是这样没错。但是关于‘量子预言’的事情,我个人非常好奇。而且我想,只有知道了最基础的东西,才有可能接触到最前沿的信息,这是我一直以来的习惯。”
“真是个了不起的习惯,现在的人们生活在一个浮躁的环境中,他们迫切地想要追求各种结果,却不知道过程和开始的地方是多么美好。你会是个成功的记者。”
“谢谢,请问,我们可以开始了吗?”
“当然,随时可以。”
“首先,第一个问题,”李平打开记事本,拿出一支笔,在这个时代,很少有人会用这种90年前的记录方法,“我知道您一开始研究宏观纠缠态测量,是为了得到一个同时间的系统。可是在量子计算机的帮助下,设置好一个系统的初始状态和边界条件,应该也可以得到相同的结果吧?为什么还要走这个弯路?”
“唔,看起来你真的是做了很多的准备。你说的没错,但是你有没有想过,一个系统的初始状态该怎么设置?”
“这个,将每个粒子的初始位置和速度设置好?”
陈铎摇摇头:“这是牛顿的方法,在量子力学中是不可行的。粒子间除了各种力的作用,还要受到量子力学规则的限定,最简单的就是不确定性,粒子的速度和位置没有办法同时测量出一个精确的结果。所以说,这个初始状态,只能通过量子力学得到。”
“可是,既然能够通过量子力学得到这个初始状态,那么为什么还要找纠缠态,直接重构这个初始状态不行吗?”
“这就是量子力学中比较有趣的现象了。一个状态波函数是很多个波函数的叠加,只有对它进行测量,状态波函数才会塌陷,得到一个唯一解。而此时的这个初始状态虽然是由实验室系统得到,但它们本身之间没有相关性,只有它的纠缠态,才能在对系统进行测量的同时塌陷。”
“那么,您确定波函数塌陷的标准是什么?据我所知,即使机械臂没有运动,系统中还是有大量的粒子在做无规则的热运动。”
“没错,但是要知道,系统内部的运动本身是可以被包含在波函数内的。而所谓的塌陷,则是因为外界对系统的测量,换句话说就是对孤立系统的干扰。也就是说,通过宏观纠缠态测量的方法得到了一个纠缠态波函数,然后要对实际的系统施加一个外力,这样波函数才会塌陷。”
在陈铎解释的同时,李平在笔记本上飞快的记录。现在的记者,即便不用影像,也会用音频记录,总是在尽可能地方便自己。像李平这样守旧的人,现在真的很少见到了,但也正因为如此,陈铎对他产生了很大的好感。
“第二个问题,您当初从宏观纠缠态测量到实现‘量子预言’,用了接近20年的时间,请问其中的难点是什么?”
“难点啊….你了解相对论吗?”
“知道一些,但我总觉得有点奇怪。比如,当一个参考系运动的时候,从另一个参考系看它的时候,会发现它的时间变慢。但运动是相对的,这个参考系看另一个参考系时间也会变慢,这样相互看对方时间都变慢,不是很矛盾吗?”
陈铎笑道:“实际上是不矛盾的,在上世纪,有一个著名的谬论叫‘双生子谬论’,说的就是这个问题。如果在地球上有一对双胞胎,哥哥坐着一个宇宙飞船离开地球,以接近光速进行时间旅行一年后再回到地球,哥哥和弟弟谁更年轻?”
“这个,应该是哥哥更年轻吧?”
“为什么?运动不是相对的吗?为什么不是弟弟更年轻?”
“这——”
“其实这中间涉及到一个加速度的问题,哥哥从离开到回来,有一个加速度转向的过程,正因为这个加速度,让宇宙飞船上的时间变慢,哥哥才会更年轻。如果把两个系统看做双胞胎,其中一个系统重复哥哥的行程,那么这个系统的时间就会比另一个系统慢,而这两个系统发生的事件是完全相同的,这样得到的效果就像是看两部一模一样的电影,但是把其中一部电影的时间轴向前调。”
李平道:“所以用计算机模拟其中一个系统,就可以得到比实验时间慢的结果?”
“不错,可是这不是我们想要的。我们想要的是‘预言’,是让模拟的系统时间比实验时间快,而不是慢。但是这很难,因为我们不可能让实验室系统做加速——减速这个过程,所以研究就陷入了瓶颈。”
“这个问题后来是怎么解决的?”
“虚速度。”
“虚速度?”
“没错,在洛伦兹变换当中,有一个系数:1-(v/c)^2,由于速度不可能大于光速,所以这个系数在一般情况下小于一,这也是模拟时间一直比实验室时间慢的原因。但如果速度是虚数,这个系数就有可能大于一,这样模拟时间、位置坐标都是虚数。这些虚数同样满足薛定谔方程,将它们做傅里叶变换后,就可以得到我们需要的,比实验室快的时间。不过有趣的是,这个过程中,质量一直是实数。”
“可是,虚速度真的存在吗?”
“现实中当然不可能存在,但是在计算机的模拟中,整个系统也不过是一团数据,只要满足基本的物理方程,就可以认为它存在。”
陈铎的话,显然让李平有些不能理解,冰冷到违反常规理解的数字,和能看到接触到的真实世界,竟然和谐地组合在一起。那些物理上最玄妙的东西,恰恰是我们随时都能接触到的物质,真的是越了解越显得自己无知。
“那么,第三个问题,人类有可能用‘量子预言’来预测自己的未来吗?”这也是自这个概念提出以来,最受人关注的事情。
这个问题,陈铎已经解释了无数遍:“目前来看,这是不可能的。我们可以用这种方法预测硬币的正反,球的运动轨迹甚至是小白鼠的活动,但对整个人类的未来做预测,无法实现。”
“为什么?是因为需要的运算量太大,还是因为人类的创造性?”
事实上,这也是多年来流传最广泛的版本。所有人都认为,自己的未来是不可能预测的。一方面是人类整体基数太大,加上周围的环境,运算量相当庞大,目前的计算机无法达到要求;另一方面,人类是具有创造性、独立思考能力的生物,他们不认为,自己所思所想,会被一台计算机所掌握。
“运算量确实是个很大的问题,而人类…说白了也只不过是由基本粒子组成的个体之一而已,不具备特殊性。既然小白鼠都能被预测,人类为什么不能被预测?”