第一章 一等不可思議 4.隱形傳送

我們已經遇到了矛盾,這真是太好了。現在我們有希望取得進步了。

——尼爾斯·玻爾

我無法改變物理定律,船長!

——斯柯蒂(Scotty),《星艦迷航》中的總工程師

隱形傳送,或者說把一個人或一個物體從一個地點瞬間運送到另一個地點的能力,是一種可以改變文明進程和改變國家命運的技術。它將不可逆轉地改變戰爭規則:軍方可以把部隊隱形傳送到敵軍陣線後面,或者簡單地將敵方領導人員隱形傳送並俘獲他們。今天的交通運輸系統——從汽車和船隻到飛機和鐵路,以及所有為這些系統服務的大量行業——都不會再被使用。我們可以簡單地將自己隱形傳送去上班,並且將我們的貨物隱形傳送去市場上銷售。度假將變得毫不費力,因為我們可以把自己隱形傳送到目的地。隱形傳送將會改變一切。

最早提及隱形傳送的文字,可以在宗教文字比如《聖經》中找到,在那裡,神靈匆匆將人帶走。這段來自《新約》(estament)《使徒行傳》(Acts)的文字似乎暗示著來自迦薩(Gaza)的腓利(Philip)到亞鎖都(Azotus)的隱形傳送:「當他們從水中現身,天主突然將腓力帶走,閹人沒有再見到他,而是繼續歡樂地趕路。然而,腓力在亞鎖都現身,四處遊歷,在所有的城鎮佈道福音,直到他到達撒利亞(Caesarea)」(《新約》 8∶36-40)。

隱形傳送也是每個魔術師戲法和幻術的一部分:從一頂帽子里拉出一隻兔子,撲克牌從他(她)的袖子里出現,從某個人的耳朵後面取出硬幣。近代最為宏大的魔術之一是讓大象從驚詫不已的觀眾面前消失。在這一表演中,一頭好幾噸重的巨象被關在一個籠子里。然後,隨著一根魔術棒的輕擊,大象消失了,使觀眾們大為吃驚。(當然,大象其實並未消失。魔術是使用鏡子表演的。長條、細薄、直立的條狀鏡子被放在籠子的每一根鐵條後。就像一扇門一樣,這些條形鏡子的每一根都可以旋轉。在魔術開始的時候,當所有這些直立條形鏡子被整齊放置在鐵條後面,鏡子是無法被看見的,大象則可見。但當這些鏡子被旋轉45度面向觀眾,大象就會消失,留下觀眾們對著從籠子一邊反射出來的影像乾瞪眼。)

科幻小說最早提及隱形傳送是在愛德華·佩奇·米切爾(Edage Mitchell)於1977年出版的小說《沒有身體的人》(A Man without a Body)中。在這部小說里,一位科學家能夠將一隻貓的原子拆開,並且通過一根電報線傳送。不幸的是,在科學家試圖傳送自己的時候電池用盡了,只有他的頭被成功地傳送了。

亞瑟·柯南·道爾(Arthur Doyle)爵士因為他的《夏洛克·福爾摩斯》(Sherloes)系列小說而知名,他對隱形傳送的概念著迷得神魂顛倒。在年復一年地寫作偵探小說和短篇小說後,他開始對《夏洛克·福爾摩斯》系列感到厭倦,並且最終殺死了他的偵探,讓他與莫里亞蒂教授一起跌落瀑布赴死。可是公眾的抗議是如此高漲,柯南·道爾被迫讓神探復活了。由於不能殺死夏洛克·福爾摩斯,柯南·道爾轉而決定創造一個全新的系列,主角是查林傑教授(Professor Challenger),福爾摩斯的同行。兩者都具備解開謎團的敏捷智慧和銳利雙眼。但福爾摩斯使用冷靜、偵探式的邏輯破解複雜的案件;查林傑教授探索精神力量與超常現象的黑暗世界,包括隱形傳送。在1927年的小說《分解機器》(The Disiion Mae)中,教授遇到了一位紳士,他發明了一台可以把一個人分解後重新在其他地方裝配起來的機器。但是當發明者自誇他的機器要是落入了壞人手中,可以僅按一下按鈕就分解有著幾百萬人的城市時,查林傑教授感覺非常驚懼。後來查林傑教授使用機器分解了發明者,隨後離開了試驗室,沒有再把他裝配起來。

更近一些的時候,好萊塢發現了隱形傳送。1958年的電影《蒼蠅》(The Fly),生動地審視了當隱形傳送發生可怕錯誤時會發生的事。當一位科學家成功地把自己從一個房間的一頭傳送到另一頭,他的原子和一隻偶然進入傳送室的蒼蠅的原子混到了一起,因此科學家變成了變異的可怖怪物,半人半蠅(一部由傑夫·戈德布拉姆[Jeff Goldblum]主演的重拍版本在1986年推出)。

隱形傳送隨著《星艦迷航》系列的播映首次在流行文化中為人矚目。《星艦迷航》的締造者吉恩·羅頓巴里(Gene Roddenberry)把隱形傳送引入了這一系列,因為派拉蒙工作室(Paramount Studio)的預算負擔不起模擬太空船在遙遠星球上起飛和降落所需的昂貴特效。簡單地把「企業號」的船員們傳送到他們的目的地花費比較低廉。

許多年來,科學家們提出了不知多少對於隱形傳送可能存在的反對意見。要隱形傳送一個人必須知道一具活體中每一個原子的精確位置,這可能違反了海森堡測不準原理(這一原理陳述了我們無法得知一個電子的確切位置和動量)。《星艦迷航》的製作人順從批評者們,在傳送室里引進了「海森堡補償器」,就像我們在傳送器上加一個小器具就能補償量子物理定律似的。但正如事實證明的那樣,創造這些海森堡補償器的必須性還遠未成熟。早先的批評者和科學家們或許是錯了。

根據牛頓的理論,隱形傳送無疑是不可能成立的。牛頓的定律建立在物質由微型、堅硬的彈球組成這一觀點的基礎上。物體不被施加外力就不會移動;物體不會突然消失和在他處重新出現。

但在量子理論中,那恰恰是微粒可以做到的事情。居於絕對統治地位250年的牛頓定律在1925年被推翻,韋納·海森堡、埃爾文·薛定諤和他們的同事們發展出了量子理論。在分析原子的怪異屬性時,物理學家們發現電子像波一樣運動,而且它們可以在原子內看似無序的運動中作出量子躍遷(quantum leap)。

與這些量子波聯繫最密切的人是維也納出生的物理學家埃爾文·薛定諤,他寫下了以他名字命名的著名波動方程,物理學和化學領域中最重要的方程式之一。物理學研究生階段的全部課程都致力於解答他著名的方程式,物理學圖書館的牆整面都擺滿了檢驗其深遠影響的著作。原則上,化學的全部內容可以歸納為對這一方程的解答。

在1905年,愛因斯坦證明光波具備粒子的性質,也就是說,它們可以被描述為名叫光子(photon)的能量包(packet of energy)。但是到20世紀20年代,薛定諤越來越覺得反過來也是正確的:像電子這樣的粒子可以表現出波的行為。這一假想首先由法國物理學家路易·德布羅意(Louis de Broglie)提出,他因這一推測贏得了諾貝爾獎(在大學,我們向本科生論證這一點。我們在一個陰極射線管——比如通常能在電視機里找到的那些——裡面點燃電子。電子穿過一個微小的洞,所以通常你可以看到一個電子撞擊電視機屏幕留下的小點,而不是如你以為的那樣,當一股波——而非一個點狀微粒,穿過一個洞會留下同心的波狀環)。

有一天,薛定諤就這一奇特現象作了一個講座。他受到了一位物理學家同行彼得·德拜(Peter Debye)的挑戰,他問薛定諤:如果電子是用波來描述的,那麼它們的波動方程是什麼?

自從牛頓創造了微積分,物理學家們得以用微分方程描述波,因此薛定諤將德拜的問題——寫出微分方程當成一項挑戰。那個月薛定諤外出度假,當回來的時候他已經寫出了方程。正如在他之前的麥克斯韋採用法拉第的力場,提煉出了光的麥克斯韋方程;薛定諤採用德布羅意的物質波,提煉出了光子的薛定諤方程。

(科學史家們作了些努力,試圖搜索出薛定諤發現永久改變現代物理學和化學面貌的方程時究竟做了什麼。顯然,薛定諤是自由之愛的信奉者,並且一直由情人們或者他的妻子陪伴著度假。他甚至保留有一份關於他所有為數眾多的情人們的詳細日記存檔,對每一次相會都精心作了編碼。歷史學家現在認為,在他發現方程的那個星期,他與他的一位女友住在阿爾卑斯山的赫維格別墅。)

當薛定諤開始解決氫原子的方程時,他相當吃驚地發現氫的確切能級已經被前輩物理學家仔細地編寫了下來。他隨即意識到,尼爾斯·玻爾顯示電子繞著原子核高速運動的舊原子結構圖(甚至今天在需要標示現代科學的時候它仍被使用在書本和廣告中)其實是錯誤的。軌道應該用包圍原子核的波來代替。

薛定諤的工作成果還給物理學界帶來了衝擊波。突然間物理學家得以仔細觀看原子自身內部,細緻觀察組成其電子殼的波,並且為這些能級選出完美符合其數據的精確預測。

但仍有一個甚至今天還時常困擾物理學

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