第14章 即时通信（第5/6页）

乔教授认为这套实验很新颖，但并不能用于空间旅行。信息不能通过他的实验假设条件进行传送，穿越屏障的质子也不能人为控制，所以我们依然无法用超光速向过去传递信息。许多科学家都对这个概念抱有希望，愿意进一步探寻这个有趣的现象。这个现象变得如此广受瞩目，以至于物理学家们1995年在美国犹他州的雪鸟城专门举办了一次会议来探讨它。而且，一位参会者决定进一步挑战超光速的极限。

这位参会者是来自科隆大学的京特·尼姆茨教授。尼姆茨是位演说家，他的科学界同僚在很多时候并不买他的账。另外，虽然他从事物理学研究，但他曾经是个工程师。这一职业被很多物理学家瞧不起，所以一开始他的研究成果并不受重视。尼姆茨想在这次会议上一鸣惊人，在展示了他的实验结果之后，他说道：“我们常说超光速传递信息是不可能的，但我想让你们听听这个。”他拿出一台属于他儿子的破旧的随身听，播放了一段断断续续的莫扎特《G小调第四十交响曲》。

“这段莫扎特的交响曲，”尼姆茨宣布，“它的信号是以超过4倍的光速传播的。这可能算作某种信号，一个在时光倒流的情况下传播的信号。”在悠闲的氛围中，尼姆茨的成果展示引起了轩然大波。有些人尝试反驳尼姆茨，认为音乐并不构成信息。尼姆茨刻薄地反驳：“也许对美国人来说，莫扎特的《G小调第四十交响曲》不算信息，但是我们欧洲人可不这么认为。”让我们公正地评价一下这个发现，那就是这段音乐的传播速度确实比光速快，这段音乐的传播速度是光速的4.7倍。

那么，尼姆茨真的研制出了时间机器吗？如果是真的，为什么没有人把彩票号码传送到过去让自己中大奖呢？如果了解了尼姆茨的实验原理，你就会理解他的结论从技术层面上来说确实是正确的，但他的实验并不能把有用的信息传送到过去。要知道为什么，我们先得看看尼姆茨到底实现了什么。尼姆茨利用调制过的电磁波把莫扎特的交响曲转化为空间中的信号，这种电磁波和传统的电磁信号并没有多大的区别，唯一的不同就是这种电磁波的频率非常低（和家用微波炉的频率类似）。

他在空间中放置了微波可以隧穿的屏障。有若干种屏障都适用，尼姆茨通常使用周期性介电结构的光子晶格，或者有间隙的一对棱镜。棱镜之间存在受抑全内反射现象，这是一个非常奇异的现象，微波本应在第一个棱镜里进行全反射，但事实是有些微波会穿过两个棱镜的间隙进入第二个棱镜。

在这个过程中，大部分光子都被吸收了，这也是这段录音断断续续的原因。但是，这段音乐还是能听出来旋律的，因为有足够多的光子成功穿越了屏障，而且都是即时穿越的。实验结果是，这些音乐信号的传送在时间上提前了，它们到达播放器的时间比正常情况下要早。实验就是这样，但是对于实验的真正意义，不同的物理学家各执一词。有些物理学家说，尼姆茨只是让波的形状发生了改变，而不是实现了时间的提前，就像短跑运动员伸长胳膊用手碰触终点线而不是身体越过一样。但是尼姆茨和其他一些物理学家却坚称，隧穿现象即时发生，他们看到的就是超光速信号。

在隧穿实验中，信息确实以4倍于光速的速度穿过了棱镜间隙，但是原始信号和转化过的信号之间的时间差太小了，无法把信息传送回去。理论上，屏障越大，可利用的时间差也越大。但是屏障越大，可穿越的光子数目也越少。如果时间差足够大，基本上没什么光子可以实现穿越了。

另一个量子现象并不受类似限制的影响，而且和虚构的狄拉克发射机的原理非常相近。这个现象就是量子纠缠，它是指处于纠缠状态的两个或两个以上的粒子可以在任意距离外相互影响。而且，所有证据都显示，这个现象是即时发生的。理论上，对于宇宙中处于纠缠状态的相距甚远的两个粒子，改变其中一个粒子的状态，另一个粒子的状态也会随之改变。

量子纠缠并不能产生狄拉克发射机的“嘟”的现象，但量子纠缠是一种即时交流的形式。理论上，如果把量子纠缠和狭义相对论中的“时间变慢”概念结合起来，并用此方法即时传送信息，我们就有可能把信息再传回过去。正因为如此，在过去的几十年里，每当人们听到量子纠缠这个名词时，他们首先想到的就是利用这个原理建造即时通信器。但是，宇宙好像不太愿意让我们轻易地实现即时通信（或者说，把信息传回过去）。

首先，通信的两端需要有处于纠缠状态的粒子。这是比较容易实现的一个步骤。处于纠缠状态的粒子在实验室中就可以制造出来：用某种特殊方式使原子里的电子受到激发，当它回到基态时会释放出两个光子，这两个光子就是一对处于纠缠状态的粒子。分束器最近几年常被用来制造处于纠缠状态的粒子。它的原理简单来说就是，用倾斜的玻璃板反射大部分光，同时让少量光通过。这个现象的本质就是量子现象。通过不同的分束器，原子中释放出的光子和产生这些光子的原子就成为处于纠缠状态的粒子。