第14章 即時通信（第5/6頁）

喬教授認為這套實驗很新穎，但並不能用於空間旅行。信息不能通過他的實驗假設條件進行傳送，穿越屏障的質子也不能人為控制，所以我們依然無法用超光速向過去傳遞信息。許多科學家都對這個概念抱有希望，願意進一步探尋這個有趣的現象。這個現象變得如此廣受矚目，以至於物理學家們1995年在美國猶他州的雪鳥城專門舉辦了一次會議來探討它。而且，一位參會者決定進一步挑戰超光速的極限。

這位參會者是來自科隆大學的京特·尼姆茨教授。尼姆茨是位演說家，他的科學界同僚在很多時候並不買他的賬。另外，雖然他從事物理學研究，但他曾經是個工程師。這一職業被很多物理學家瞧不起，所以一開始他的研究成果並不受重視。尼姆茨想在這次會議上一鳴驚人，在展示了他的實驗結果之後，他說道：“我們常說超光速傳遞信息是不可能的，但我想讓你們聽聽這個。”他拿出一台屬於他兒子的破舊的隨身聽，播放了一段斷斷續續的莫紮特《G小調第四十交響曲》。

“這段莫紮特的交響曲，”尼姆茨宣布，“它的信號是以超過4倍的光速傳播的。這可能算作某種信號，一個在時光倒流的情況下傳播的信號。”在悠閑的氛圍中，尼姆茨的成果展示引起了軒然大波。有些人嘗試反駁尼姆茨，認為音樂並不構成信息。尼姆茨刻薄地反駁：“也許對美國人來說，莫紮特的《G小調第四十交響曲》不算信息，但是我們歐洲人可不這麽認為。”讓我們公正地評價一下這個發現，那就是這段音樂的傳播速度確實比光速快，這段音樂的傳播速度是光速的4.7倍。

那麽，尼姆茨真的研制出了時間機器嗎？如果是真的，為什麽沒有人把彩票號碼傳送到過去讓自己中大獎呢？如果了解了尼姆茨的實驗原理，你就會理解他的結論從技術層面上來說確實是正確的，但他的實驗並不能把有用的信息傳送到過去。要知道為什麽，我們先得看看尼姆茨到底實現了什麽。尼姆茨利用調制過的電磁波把莫紮特的交響曲轉化為空間中的信號，這種電磁波和傳統的電磁信號並沒有多大的區別，唯一的不同就是這種電磁波的頻率非常低（和家用微波爐的頻率類似）。

他在空間中放置了微波可以隧穿的屏障。有若幹種屏障都適用，尼姆茨通常使用周期性介電結構的光子晶格，或者有間隙的一對棱鏡。棱鏡之間存在受抑全內反射現象，這是一個非常奇異的現象，微波本應在第一個棱鏡裏進行全反射，但事實是有些微波會穿過兩個棱鏡的間隙進入第二個棱鏡。

在這個過程中，大部分光子都被吸收了，這也是這段錄音斷斷續續的原因。但是，這段音樂還是能聽出來旋律的，因為有足夠多的光子成功穿越了屏障，而且都是即時穿越的。實驗結果是，這些音樂信號的傳送在時間上提前了，它們到達播放器的時間比正常情況下要早。實驗就是這樣，但是對於實驗的真正意義，不同的物理學家各執一詞。有些物理學家說，尼姆茨只是讓波的形狀發生了改變，而不是實現了時間的提前，就像短跑運動員伸長胳膊用手碰觸終點線而不是身體越過一樣。但是尼姆茨和其他一些物理學家卻堅稱，隧穿現象即時發生，他們看到的就是超光速信號。

在隧穿實驗中，信息確實以4倍於光速的速度穿過了棱鏡間隙，但是原始信號和轉化過的信號之間的時間差太小了，無法把信息傳送回去。理論上，屏障越大，可利用的時間差也越大。但是屏障越大，可穿越的光子數目也越少。如果時間差足夠大，基本上沒什麽光子可以實現穿越了。

另一個量子現象並不受類似限制的影響，而且和虛構的狄拉克發射機的原理非常相近。這個現象就是量子糾纏，它是指處於糾纏狀態的兩個或兩個以上的粒子可以在任意距離外相互影響。而且，所有證據都顯示，這個現象是即時發生的。理論上，對於宇宙中處於糾纏狀態的相距甚遠的兩個粒子，改變其中一個粒子的狀態，另一個粒子的狀態也會隨之改變。

量子糾纏並不能產生狄拉克發射機的“嘟”的現象，但量子糾纏是一種即時交流的形式。理論上，如果把量子糾纏和狹義相對論中的“時間變慢”概念結合起來，並用此方法即時傳送信息，我們就有可能把信息再傳回過去。正因為如此，在過去的幾十年裏，每當人們聽到量子糾纏這個名詞時，他們首先想到的就是利用這個原理建造即時通信器。但是，宇宙好像不太願意讓我們輕易地實現即時通信（或者說，把信息傳回過去）。

首先，通信的兩端需要有處於糾纏狀態的粒子。這是比較容易實現的一個步驟。處於糾纏狀態的粒子在實驗室中就可以制造出來：用某種特殊方式使原子裏的電子受到激發，當它回到基態時會釋放出兩個光子，這兩個光子就是一對處於糾纏狀態的粒子。分束器最近幾年常被用來制造處於糾纏狀態的粒子。它的原理簡單來說就是，用傾斜的玻璃板反射大部分光，同時讓少量光通過。這個現象的本質就是量子現象。通過不同的分束器，原子中釋放出的光子和產生這些光子的原子就成為處於糾纏狀態的粒子。