盘点《三体》里的科学——吐槽篇之智子神话

在几年前,我第一次听到硬科幻这个词,是一位网友形容一部科幻小说的,那部科幻小说叫《三体》,后来有人分享了一篇文章,是写关于二向箔的科学性的,里面提到物理学家李淼曾写过一本书,叫《三体中的物理学》,里面就解释过二向箔里的科学。当时《三体》我不知道,但李淼我知道,天琴计划(中国空间引力波探测计划)发起人之一。他专门给《三体》写科学解读?那一定靠谱,所以我就找来听了一遍,嗯,我喜欢听书……

智子神话——二维刻蚀

开始的内容挺沉闷的,差点就放弃了,幸好还没到我想听的二向箔部分……开始的太阳回波放大器听着挺高端大气上档次的,很厉害的样子。但当听到关于智子的时候我就发现不对劲了,首先,智子是一个带正电的质子,它是有三个带分数电荷的夸克组成的,三个夸克展开后为什么是一张二维膜而不是三张?另外,在二维膜上展开刻蚀电路?……二维怎么刻蚀电路……剪纸吗……

智子神话——减速问题

这还没完,在刻蚀完成了以后,三体人要把一对纠缠的智子分开,一个留在三体行星,另一个通过加速器加速到接近光速发往地球,这没毛病,刻蚀后的两颗质子让它们重新纠缠并不是难事。但问题来了,发往地球的那个质子到达地球后怎么减速?……它可是被加速到接近光速的,而自身又并没有动力系统,如果通过碰撞减速,得撞多少次才能减速到地球环绕速度以内?碰撞过程中不会撞成其它粒子吗?像我们的强子对撞机里发生的一样,莫非在刻蚀时加了“焊锡”比较牢固?

如果没有有效地减速,智子将会从地球飞掠而过,不带走一片云彩。但假如智子通过碰撞减速了以后留在了地球,那它又怎样重新加速到接近光速然后去干扰地球的加速器?

智子神话——动量守恒

事实上为了有效干扰加速器,智子的运动速度必须大于地球的加速器加速的质子的速度,所以智子不能减速!实际上《三体》里好像也没有描写智子减速。那么问题来了,一个不减速就在地球里乱窜的智子,动量守恒定律怎么办……一颗接近光速运动的智子可以随意拐弯想往哪儿飞就往哪儿飞?完全无视动量守恒了……

智子神话——测量问题

智子的另一个问题就是测量问题,在理论里,纠缠的质子对是无法实现通信的,因为微观粒子存在测量坍缩问题,一旦测量其中一个,叠加态就坍缩了,纠缠态也就随之失去,而且无法再自动恢复。所以三体人是无法通过测量留在三体行星的智子来获得地球智子的信息的,另一方面,智子是拥有智能的,它自身不是一直在测量吗?

用常规的量子纠缠,智子间是无法实现通信的了,至于大刘是不是用了什么不打了的方法让两个有智能的高维智子在高维度实现瞬时通信就不得而知了……

真实的量子纠缠

真正的量子纠缠自然并非神话,它是微观粒子的一种特殊状态,它是在特殊情况下产生的一些量子态互相关联的纠缠系统。在他们被测量之前,这种关联始终存在,按照量子力学奠基人,哥本哈根学派的领军人物尼尔斯·玻尔的解释,在测量前,整个纠缠“系统”处于叠加态,它是一个整体而不是一堆独立的微观粒子,你在测量前无法获得它们任意一个粒子的状态信息,直到对其成功实施测量。

但当你成功实施测量后,整个系统坍缩到相应的量子态,无论此时纠缠的粒子相隔多远,理论上这个坍缩过程都是瞬时完成的。但这个过程是随机的,测量者无法在成功测量前获得任意粒子的状态信息,也无法录入任何信息,因为你要录入信息首先的对其实施测量,但在你成功测量那一刻,纠缠态就失去了……

目前量子纠缠并未直接用于超光速通信,因为这在理论上就不可行,目前进入实用阶段的应该是在量子计算方面,我国中科大的潘建伟团队就通过量子纠缠实现少量光子的多自由度操控,实现多量子比特。比如之前的18比特量子纠缠就是通过6个光子的3个自由度量子操控实现18量子比特的量子计算。