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另外一个问题是由激光束发送的信息量。根据塞巴斯蒂安·承博士的计算,一个人的大脑连接组中所包含的信息总数大约有1ZB(1后面21个零)。这几乎相当于今天互联网上所有信息的总和。设想一个激光组加载有这样的海量信息,照射到太空中。光纤每秒钟可以携带TB级数量的信息(1后面12个零)。在22世纪,信息储存、数据压缩以及激光束打包的技术将会把这种信息传输速率提高上百万倍。这就意味着,要把加载有整个大脑信息的激光束发射到太空要花上数个小时。
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所以,问题并不在于激光束上加载的信息总数。在理论上,激光可以携带无数的数据。真正的瓶颈是处在另一端的接收站,它必须有某种装置能够以极快的速度处理这些信息。硅晶体管可能无法胜任处理这种体量的数据。我们可能不得不使用量子计算机,它计算的基础不是硅晶体管,而是单个原子。目前,量子计算机还处在原始水平,不过到下个世纪它们也许会十分强大,足以处理ZB级的信息。
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心灵的未来 飘浮的能量生物
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使用量子计算机处理这种海量信息的另一个好处是,我们有机会制造出可以在空中悬停和飘浮的能量生物,这种生物经常在科幻小说和奇幻小说中出现。它们可能是最纯粹形式的意识表现。看起来,这种生物似乎违背了物理规律,因为光总是以光速传播。
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但在过去的10年中,哈佛大学的物理学家宣布,他们能够使一条光束在行进路径中死亡般停顿静止,这使他们得到极大关注。很明显,这些物理学家完成了不可能的事——把一条光束的速度降到缓慢的程度,最后使其完全静止放置在一个瓶子里。如果你仔细观察一瓶水,也许用瓶子捕捉光束就不会那么神奇了。当一条光束进入水中时,它会放慢速度,并在进入水中后发生一定的角度弯曲。同样,光束进入玻璃后也会发生弯曲,这使得望远镜和显微镜成为可能。这些现象的原因都来自量子理论。
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想象一下19世纪在美国西部送信的老式快马邮递。每匹马都能在中继站之间以非常快的速度飞驰。但瓶颈在于每个中继站的延迟效应,因为要在那里交换邮件,更换骑手和马匹。这大大降低了邮件寄送的平均速度。同样,在原子之间的真空中,光以光速c传播,大约每秒186282英里(30万公里)。然后,当它碰到原子时,光就会被延迟;它被原子短暂地吸收,几分之一秒之后重新发射出去。总体来说,光束的这种微弱延迟造成了光在玻璃或水中的速度放慢。
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哈佛大学的科学家探究了这种现象,他们把一个气体容器精心地降温到接近绝对零度。在这种温度下,气体原子在吸收光束很久之后才会把它重新发射出去。这样,通过提升延迟效应,他们降低了光束的速度,直到它完全静止。光束在气体原子之间仍然以光速传播,但原子吸收光束花去很长时间。
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这就带来了一种可能性,有意识的生物可能会选择以纯能量的形式存在,并以这种形式遨游太空,就像幽灵一样,而不用去控制一个替身。
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这样,将来携带大脑连接组的激光束被发送到恒星后,它可以转化为一团气体分子,并储存在一个瓶子里。这个“瓶装光”与量子计算机非常接近。它们都包含发生一致振动的一批原子,这些原子的相位彼此相同。而且它们都能进行复杂的计算,这种计算是普通计算机无法完成的。所以,如果量子计算机的问题可以解决,我们可能也会获得控制这些“瓶装光”的能力。
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心灵的未来 超光速?
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我们看到的所有这些问题都是工程技术问题。在下个世纪或更远的时间实现用一条能量束进行旅行,这并没有物理规律上的限制。也许这是到达其他行星和恒星的最便捷的方法。就像一些诗人梦想的那样,我们不用骑在一条光束上,我们成了光束本身。
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要真正实现阿西莫夫在科幻故事中描绘的蓝图,我们需要回答超光速跨星系旅行是否真的可能。在这个小故事中,拥有超强能力的生物可以自由地在相距几百万光年的星系之间穿行。
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这可能吗?要回答这个问题,我们不得不推进现代量子物理的最前沿研究。最终,被称为“虫洞”的东西可能会提供一种在浩瀚的空间和时间中穿行的捷径。然而,就穿越虫洞来说,纯能量生物会比物质生物有着决定性的优势。
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在某种意义上,爱因斯坦有点像街区的警察,他宣布你不能以超光速行驶,这是宇宙的终极速度。比如,穿越我们的银河系旅行,即便以激光的方式进行也要10万年的时间。虽然对于旅行者来说,这仅仅是一眨眼的工夫,但在地球家园上的时间已经过了10万年。而在星系之间穿行要用上百万至上亿光年。
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但是,爱因斯坦在他的著作中留下了一扇后门(漏洞)。在他1915年的广义相对论中,他提出引力产生于空间-时间的扭曲。引力并不是一种神秘的隐形的“拉力”,这是牛顿的看法;但实际上,引力是一种因空间在一个物体周围扭曲而产生的一种“推力”。这个理论不仅精巧地解释了星光邻近掠过恒星时发生偏转以及宇宙膨胀的现象,也提出拉伸的时空织构发生断裂的可能性。
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1935年,爱因斯坦和他的学生纳森·罗森(Nathan Rosen)引入了一种可能性,即两个黑洞解可以背靠背结合在一起,就像连体婴儿一样,如果你掉进一个黑洞中,理论上可以从另一个黑洞中出来。(设想我们把两个漏斗对接,从一个漏斗中流入的水会从另一个漏斗中流出来。)这个“虫洞”也称作爱因斯坦-罗森桥,也许可以作为不同宇宙之间的入口或大门。爱因斯坦自己不相信人能穿过黑洞,因为人会在这个过程中被压碎,但后来的几个实验都提出了穿越虫洞,进行超光速旅行的可能性。
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首先,1963年数学家罗伊·克尔(Roy Kerr)发现,一个旋转的黑洞并不会像之前设想的那样坍塌为一个单一的点,而是坍塌为一个旋转的环,它旋转的速度十分快,以至于它的离心力会使其不再坍塌。如果你掉进这个环中,那么你就会进入另一个宇宙。环中的引力会十分巨大,但并非无限。这有点像爱丽丝的梳妆镜,你可以把手伸进镜子,进入一个平行宇宙。梳妆镜的边缘是构成黑洞的环。自克尔的发现开始,又出现很多其他爱因斯坦方程的解,表明在理论上我们可以在宇宙之间穿行,而不会被立即压碎。到目前为止,由于我们在空间中观察到的黑洞都以十分快的速度旋转(有一些每小时旋转100万英里[161万公里]),这就意味着像这样的宇宙通道也许是很常见的。
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1988年,加州理工学院的物理学家基普·索恩(Kip Thorne)博士和他的同事提出,在有足够“负能量”的条件下能够使黑洞稳定下来,虫洞也就可以“穿越”了(即,可以自由地通过黑洞,而不会被它压碎)。负能量也许是宇宙中最奇异的物质,但它真的存在,而且可以在实验室中(以微观量地)制造出来。
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这就有了一种新的模式。第一,一个先进的文明可以在某个点上汇聚足够多的正能量,这相当于一个黑洞,从而在太空中打开一个能够连接相距遥远的两个点之间的洞。第二,它能够汇聚足够多的负能量,使这个通道保持打开的稳定状态,这样你进入其中后,它不会马上关闭。
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现在,我们可以更好地看待这个想法。在本世纪末,绘制完整的人类大脑连接组会成为现实。下个世纪初,会建立起行星之间的激光网络,这样,意识可以通过激光在太阳系中穿行。这一切不需要新的物理规律。恒星之间的激光网络需要再等一个世纪才能建成。然而,一个可以利用虫洞的文明要在技术上领先我们上千年,超越了已知物理规律的最前沿。
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所有这些都与意识能否在宇宙之间穿行有关。如果物质靠近一个黑洞,强大的引力会把你的身体压成“意大利面条”。你的脚受到的引力牵拉将大于你的头到的引力牵拉,这样你的身体就被这种的潮汐力拉伸。事实上,当你靠近黑洞时,甚至构成你身体的原子也会被拉伸,直到电子从原子核撕裂出来,最后你的原子解体。
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