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[科技前沿]时间机器或能完美克隆一切物体?

  在科幻小说里,时间旅行往往是一种改变历史的方法,比如“回到未来”或者“环形使者”等。现在研究人员发现一种特定的时间机器可能还拥有另一种强大的功能——完美的克隆任何物体。然而,科学家们注意到这些发现与目前的量子力学理论相违背,这意味着这些时间机器可能并不存在。
  我们都是时间旅行者,只不过是向时间轴的前方移动。然而,科学家认为通过操纵宇宙里的时空织布,我们向过去穿梭并非不可能。所有大质量的物体会导致周围的时空扭曲,从而产生引力的体验,这就像一个大球位于一块橡皮板上,使得同一块板上的附近球会朝它滚动。物理学家提出时间机器可以如此弯曲时空以至于时间线会折回,形成名为“封闭的时间型曲线”的环形。


  这些时空弯曲的可能是基于虫洞——一个理论上能实现任何时间和空间的穿梭,甚至进入另一个宇宙的通道。在爱因斯坦广义相对论的框架下,虫洞可能存在,尽管它们是否真正可行则是另一回事。
  这种时间机器的另一个主要的限制在于,任何一名时间旅客都不能回到时间机器建造之前的时间点,只能被允许回到时间机器建造之后的任何时间点。几十年来,科学家都一直在探索封闭的时间型曲线的奥秘,它要面临的复杂问题之一便是量子力学里的不可克隆原理,该原理基本上禁止了任何粒子的相同副本的创造。在经典物理学中,人们可以找出事物的每一个细节,并且按照相同的顺序安排相同的部件从而创造出一个完美的副本。


? ? ? ? 然而,在量子力学的怪异世界里——目前为止从最基本的角度对现实进行的最好描述——一个人无法精确地一次测量一个物体的所有细节。这与海森堡不确定性原理有关,后者认为一个人可以完美的测量一个粒子的位置或者动量,但无法同时无限精确地测量粒子动量和位置。
  大约25年前,英国牛津大学的理论物理学家戴维·多伊奇(David Deutsch)认为封闭的时间型曲线可能违反了不可克隆原理,这就意味着前者允许任何一个物体出现完美的克隆副本,现在科学家们揭示这或可能是正确的,这项研究发现被发表在11月8日的期刊《物理评论快报》上。


  为了理解这项研究,设想一下一个人在2000年建造了一台时间机器。而在3000年有一个人向其中投入了一封信并在2000年,或者2000年至3000年之间的某个时间点上取走这封信。从信的角度看,它在时间机器里进入未来的一个虫洞,然后从过去的另一个虫洞里出来。
  然而,美国巴吞鲁日路易斯安那州立大学理论物理学家马克·维尔德(Mark Wilde)和他的同事发现,这种情况可能比以前预想的要复杂很多。时间机器不仅仅只包含一个虫洞,它可能存在很多的虫洞,每一个产生于未来和过去之间的某个时间点。3000年进入机器的信可能从2999年的一个虫洞里出来,然后又立即进入那个虫洞,从2998年出来,以此类推。


  “这就像有1000个不同的粒子从所有的虫洞里出现,但事实上,它们都是最初你放入的同一粒子。”维尔德说道。“你可以有这一粒子所有的临时副本,从这些虫洞里出现然后又重新进入。”研究人员发现以足够的精度扫描时间机器里的任何事物的量子细节从而创造一个完美副本是可能的。
  允许物体进行时空穿梭的副本的精确性与不同时间点物体能够进入的时间机器的虫洞数量有关。物体能够进入的虫洞越多,物体能够从时间机器里获得临时副本进行分析的数量越多。当拥有足够多的副本时,一个人就能够在时间机器以外制造一个完美副本。


  然而,这些发现并没有暗示时间机器会违反不可克隆原理。相反,这可能意味着多伊奇模型里的封闭的时间型曲线是不可能的,维尔德说道。根据其他模型,封闭的时间型曲线并不会违反不可克隆原理,且并不允许完美副本的产生。
  “对我而言,所有的这些结果只提供了额外的暗示,也即将封闭的时间型曲线与我们所知的一切相兼容,同时支持物理学定理是多么的艰难,”美国麻省理工学院理论计算机科学家斯科特·阿伦森(Scott Aaronson)这样说道,他并没有参与这项研究。“我的猜想是,它暗示了我们从物理学角度看,封闭的时间型曲线本应是不可能的。”


  然而,这些发现并没有暗示时间机器会违反不可克隆原理。相反,这可能意味着多伊奇模型里的封闭的时间型曲线是不可能的,维尔德说道。根据其他模型,封闭的时间型曲线并不会违反不可克隆原理,且并不允许完美副本的产生。
  “对我而言,所有的这些结果只提供了额外的暗示,也即将封闭的时间型曲线与我们所知的一切相兼容,同时支持物理学定理是多么的艰难,”美国麻省理工学院理论计算机科学家斯科特·阿伦森(Scott Aaronson)这样说道,他并没有参与这项研究。“我的猜想是,它暗示了我们从物理学角度看,封闭的时间型曲线本应是不可能的。”


  然而,这些发现并没有暗示时间机器会违反不可克隆原理。相反,这可能意味着多伊奇模型里的封闭的时间型曲线是不可能的,维尔德说道。根据其他模型,封闭的时间型曲线并不会违反不可克隆原理,且并不允许完美副本的产生。
  “对我而言,所有的这些结果只提供了额外的暗示,也即将封闭的时间型曲线与我们所知的一切相兼容,同时支持物理学定理是多么的艰难,”美国麻省理工学院理论计算机科学家斯科特·阿伦森(Scott Aaronson)这样说道,他并没有参与这项研究。“我的猜想是,它暗示了我们从物理学角度看,封闭的时间型曲线本应是不可能的。”


  然而,这些发现并没有暗示时间机器会违反不可克隆原理。相反,这可能意味着多伊奇模型里的封闭的时间型曲线是不可能的,维尔德说道。根据其他模型,封闭的时间型曲线并不会违反不可克隆原理,且并不允许完美副本的产生。
  “对我而言,所有的这些结果只提供了额外的暗示,也即将封闭的时间型曲线与我们所知的一切相兼容,同时支持物理学定理是多么的艰难,”美国麻省理工学院理论计算机科学家斯科特·阿伦森(Scott Aaronson)这样说道,他并没有参与这项研究。“我的猜想是,它暗示了我们从物理学角度看,封闭的时间型曲线本应是不可能的。”


  然而,这些发现并没有暗示时间机器会违反不可克隆原理。相反,这可能意味着多伊奇模型里的封闭的时间型曲线是不可能的,维尔德说道。根据其他模型,封闭的时间型曲线并不会违反不可克隆原理,且并不允许完美副本的产生。
  “对我而言,所有的这些结果只提供了额外的暗示,也即将封闭的时间型曲线与我们所知的一切相兼容,同时支持物理学定理是多么的艰难,”美国麻省理工学院理论计算机科学家斯科特·阿伦森(Scott Aaronson)这样说道,他并没有参与这项研究。“我的猜想是,它暗示了我们从物理学角度看,封闭的时间型曲线本应是不可能的。”


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2015-07-29 19:10:40  

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2017-5-1 12:12:24
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