第14章 即时通信（第4/6页）

，其中v是飞船的速度，c是真空中的光速。计算结果是，飞船上的一年相当于地球上的2.29年。所以，飞船上的时间比地球慢了1.29年。如果在飞船上用即时通信器发送信息，那么信息会在其发送前的1.29年就到达地球。现在我们从地球的角度看飞船，飞船上的一年只相当于地球上的0.436年。所以，飞船上的时间比地球快了0.564年。如果我们把飞船发给我们的信息再发回去，那么信息会比最初发送时间早出现大约1.85年。

布莱什在故事里并没用到“时光倒流”（如果真能制造出影片中的即时通信器，那么上述的“时间变慢”完全有可能发生），而是进一步地描述了一个“嘟”的物理现象，并创作了同名小说《嘟》。狄拉克发射机每发送一条信息，都会发出“嘟”的一声。一开始，“嘟”被人们当成某种信号干扰，但最后人们终于意识到，原来“嘟”是通过狄拉克发射机发出的所有信息的信号总和。

小说中没有解释的是，为什么通信器会莫名其妙地利用时间倒流把所有信息汇聚成一个信号——“嘟”。所以，在布莱什的世界里，人们不光可以用狄拉克发射机进行即时通信，还可以扫描并分解“嘟”这个信号传递的信息，用狄拉克发射机向过去、现在甚至未来发出指令。

小说中还指出，那些通过狄拉克发射机发出的未来信息必将成为事实。它们不再以人的意志为转移，也无所谓因果关系。这些事件必然发生，因为它们“已经”发生了；正因如此，很多物理学家用此证明为什么即时通信不可能实现。

虽然狄拉克发射机的原理不甚明了，但是布莱什为这台机器取名“狄拉克”却是对的。因为最现实的实现即时通信的依据就是量子理论里复杂的狄拉克理论体系。实现超光速通信的一个方法就是利用量子物理的基本元素——量子隧穿。

量子物理学的核心是薛定谔方程，它描述了在任意时间任意地点出现量子粒子的可能性。薛定谔方程和我们在高中时期学习的牛顿运动定律完全不同。根据牛顿运动定律，如果我们知道物体在何时何地开始运动，而且知道物体的速度和加速度，那么我们完全可以计算出一段时间后物体的位置。从球的运动轨迹到阿波罗计划，我们都可以用牛顿运动定律计算出各种物体的位置。但是，牛顿运动定律并不适用于量子粒子。

运动一段时间之后，量子粒子不再有确定的位置，除了它们存在于某个位置的概率，我们一无所知。我们可以算出量子粒子在任意位置的可能性，但我们无法知道它们的确切位置。用薛定谔方程算出的多维概率数组有一个潜在的问题。如果粒子附近有障碍物，那么粒子是不能穿过障碍物的；但是根据薛定谔方程，该粒子也可能位于障碍物的另一边。

量子隧穿虽然是一种模糊的理论，但是它对我们的生存却有直接的影响。太阳是我们赖以生存的能量源泉，量子隧穿效应在这个过程中起到了至关重要的作用。如果太阳不提供大量的能量，那么地球表面会非常寒冷，也不会有生命存在。太阳能是由核聚变产生的，4个氢原子（最小的原子）聚变为1个氦原子，同时产生能量。但是，这个过程本不能发生。

在太阳中，原子都是以带电原子核的形式聚集在一起的。氢原子核其实就是质子，一种带正电的粒子。这些质子相互排斥，离得越近，相互间的斥力就越大。强核力能将两个质子吸引到一起，它只在极短的距离内才能发挥作用。即使太阳表面的温度很高，也不足以把这些质子拉近至这个距离范围内而产生聚变。

聚变发生的唯一原因是，这些质子是量子粒子，它们能够“穿越”（通过量子隧穿效应）斥力的屏障，它们彼此间的距离有一定的概率能达到足以发生聚变的程度。所以，地球变得很温暖。但是从超光速通信的角度来看，这其中还有一个有趣的现象，即“穿越”斥力屏障不需要任何时间，量子粒子本来就在屏障的另一边。

许多科学家都利用过隧穿现象，其中最著名的是加州大学物理学家雷蒙德·乔，他利用这个现象将光子（也就是构成光束的微小粒子）加速到超光速。（相同的现象对于其他诸如电子的量子粒子也适用。）假设有一个质子偶尔可以穿越的屏障，若将许多质子都射向这个屏障，虽然绝大多数质子都穿不过去，但还是会有个别质子能够穿越屏障，且无须花费任何时间。

如果知道质子运动的每段路程的距离和花费的时间，就可以算出质子的平均速度。如果一个光子在一段距离内以正常速度运动，又不花任何时间通过相同距离的屏障，那么这个光子的平均速度就是光速的两倍。依据这个想法，乔和他的团队将光速提升到了原来的1.7倍。