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给孩子讲量子力学

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给孩子讲量子力学

逻辑思维内容简介  · · · · · ·

著名科幻电影《星际迷航》中有一个场景:柯克船长和他的手下走进一个房间,一束光打下来,然后他们就消失不见了,最后又出现在另外一个地方。这个过程就是典型的量子传输。通过一台量子传输机,瞬间把他们传输到其他地方。

历史上票房最高的科幻电影《阿凡达》里传输的就不是一个人的身体了,而是他的灵魂。利用一台棺材似的量子传输机,男主角的灵魂被传输到阿凡达的身体里,让他得以脱离双腿瘫痪的身体,在潘多拉星球上自由奔跑。潘多拉星球的土著后来也利用他们自己的方法,帮助男主角把灵魂永远留在了阿凡达的体内。

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其实量子传输已经在真实世界里实现了。1993年,六位物理学家想出了一个用量子纠缠来实现量子传输的办法。这个办法非常深奥,我们这里就不讲了。利用这个办法,一群奥地利的物理学家在1997年首次实现了量子传输。不过,他们传输的东西非常简单,只有一个光子;而且传输的距离也很短,只有一个普通实验室的长度。经过近20年的发展,今天人类创造的量子传输最远距离纪录已达到340公里,相当于从武汉到长沙的距离。也就是说,你把光子放进一台位于武汉的量子传输机里,它就可以穿越时空,瞬间出现在340公里之外的长沙。

当然,我们不能高兴得太早。目前人类能一次传输的光子数目最多只有128000个。这离传输一个人有多远呢?下面我来简单地估算一下,看人体内大概包含多少个原子。

我们知道,人体的主要成分是水:小孩的身体里大概七成都是水,而大人的身体里大概六成都是水。为了简单起见,我们假设人体内100%都是水。这样算出来的结果,在量级上肯定是正确的。水是由水分子组成的,一个水分子里又包括两个氢原子和一个氧原子,也就是三个原子。通过这样的估算,我们发现一个70公斤的普通人体内大概有7000亿亿亿个原子。这个数字是什么概念?我来简单地说明一下。小朋友们应该都知道银河系。银河系非常大,就连速度最快的光,从它的一头跑到另一头都要花上10万年。但如果我们找7000亿亿亿个1米高的小朋友,让他们头对头脚对脚地躺成一排,那他们连起来就可以绕银河系200多万圈!

目前人类一次能传输的光子数目最多只有128000个。但一个普通人体内却有7000亿亿亿个原子。所以就我们目前的科技而言,不要说瞬间传送一个人,就算瞬间传送一个盒子都是天方夜谭。如果你们再听说谁做了量子传输,传输了一个盒子之类的,那一定是假的。

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