盤點《三體》裡的科學——吐槽篇之智子神話

在幾年前，我第一次聽到硬科幻這個詞，是一位網友形容一部科幻小說的，那部科幻小說叫《三體》，後來有人分享了一篇文章，，是寫關於二向箔的科學性的，裡面提到物理學家李淼曾寫過一本書，叫《三體中的物理學》，裡面就解釋過二向箔裡的科學。當時《三體》我不知道，但李淼我知道，天琴計劃（中國空間引力波探測計劃）發起人之一。他專門給《三體》寫科學解讀？那一定靠譜，所以我就找來聽了一遍，嗯，我喜歡聽書……

智子神話——二維刻蝕

開始的內容挺沉悶的，差點就放棄了，幸好還沒到我想聽的二向箔部分……開始的太陽回波放大器聽著挺高端大氣上檔次的，很厲害的樣子。但當聽到關於智子的時候我就發現不對勁了，首先，智子是一個帶正電的質子，它是有三個帶分數電荷的夸克組成的，三個夸克展開後為什麼是一張二維膜而不是三張？另外，在二維膜上展開刻蝕電路？……二維怎麼刻蝕電路……剪紙嗎……

智子神話——減速問題

這還沒完，在刻蝕完成了以後，三體人要把一對糾纏的智子分開，一個留在三體行星，另一個通過加速器加速到接近光速發往地球，這沒毛病，刻蝕後的兩顆質子讓它們重新糾纏並不是難事。但問題來了，發往地球的那個質子到達地球後怎麼減速？……它可是被加速到接近光速的，而自身又並沒有動力系統，如果通過碰撞減速，得撞多少次才能減速到地球環繞速度以內？碰撞過程中不會撞成其它粒子嗎？像我們的強子對撞機裡發生的一樣，莫非在刻蝕時加了「焊錫」比較牢固？

如果沒有有效地減速，智子將會從地球飛掠而過，不帶走一片雲彩。但假如智子通過碰撞減速了以後留在了地球，那它又怎樣重新加速到接近光速然後去幹擾地球的加速器？

智子神話——動量守恆

事實上為了有效幹擾加速器，智子的運動速度必須大於地球的加速器加速的質子的速度，所以智子不能減速！實際上《三體》裡好像也沒有描寫智子減速。那麼問題來了，一個不減速就在地球裡亂竄的智子，動量守恆定律怎麼辦……一顆接近光速運動的智子可以隨意拐彎想往哪兒飛就往哪兒飛？完全無視動量守恆了……

智子神話——測量問題

智子的另一個問題就是測量問題，在理論裡，糾纏的質子對是無法實現通信的，因為微觀粒子存在測量坍縮問題，一旦測量其中一個，疊加態就坍縮了，糾纏態也就隨之失去，而且無法再自動恢復。所以三體人是無法通過測量留在三體行星的智子來獲得地球智子的信息的，另一方面，智子是擁有智能的，它自身不是一直在測量嗎？

用常規的量子糾纏，智子間是無法實現通信的了，至於大劉是不是用了什麼不打了的方法讓兩個有智能的高維智子在高維度實現瞬時通信就不得而知了……

真正的量子糾纏

真正的量子糾纏自然並非神話，它是微觀粒子的一種特殊狀態，它是在特殊情況下產生的一些量子態互相關聯的糾纏系統。在他們被測量之前，這種關聯始終存在，按照量子力學奠基人，哥本哈根學派的領軍人物尼爾斯·玻爾的解釋，在測量前，整個糾纏「系統」處於疊加態，它是一個整體而不是一堆獨立的微觀粒子，你在測量前無法獲得它們任意一個粒子的狀態信息，直到對其成功實施測量。

但當你成功實施測量後，整個系統坍縮到相應的量子態，無論此時糾纏的粒子相隔多遠，理論上這個坍縮過程都是瞬時完成的。但這個過程是隨機的，測量者無法在成功測量前獲得任意粒子的狀態信息，也無法錄入任何信息，因為你要錄入信息首先的對其實施測量，但在你成功測量那一刻，糾纏態就失去了……

目前量子糾纏並未直接用於超光速通信，因為這在理論上就不可行，目前進入實用階段的應該是在量子計算方面，我國中科大的潘建偉團隊就通過量子糾纏實現少量光子的多自由度操控，實現多量子比特。比如之前的18比特量子糾纏就是通過6個光子的3個自由度量子操控實現18量子比特的量子計算。