人类发明了多种交通工具，力图克服空间的障碍，却仍然无法满足需求……还有没有更快捷的办法移动我们沉重的肉身？
4m影院影视基地
追求高速，当然不能止步——在浩瀚的宇宙中，哪怕用光速飞行都会耗时弥久。 怎样才能更快地位移呢？比光速更快的，只有思想了……思想比光速更快，只是一种比喻啦。不过我们人类的想象力真的很强大！不少科学技术，最初就来自于一个幻想。但是，在这个话题上，我们碰到的是物理学的玻璃天花板。
很多科幻小说和科幻电影都描述了“瞬间移动”。电影《心灵传输者》的主人公神奇地具备这一能力，只要他想象出目的地，就能瞬移到那里。
心灵传输者
电影《x战警》、美剧《英雄》中，都有这样“逆天”超能力者。可能每个在交通高峰期以各种受难的姿势挤在超载车厢里的人，心里都会冒出这样的念头吧。
x战警
瞬间移动，速度无穷大，秒杀世间任何物理规则——多美妙啊。不过，这么神奇的事情，当然不可能发生啦。导演自己也明白，所以根本就没打算说明为啥主人公就具有这种盖世神功。死心吧，那不科学！
心灵瞬移不可能，那发明小叮当的如意门怎么样？这么q的名字，简直太丢智慧生物的脸了，那叫“时空门”！《变形金刚》和《复仇者联盟》里，复仇者都召唤出了时空门，把自己的小弟拉来帮忙打群架。
你要是不会这门手艺，你都不好意思当反派老大。这些电影虽然用“能量棒”、“扭转磁场”等牛皮哄哄的名词忽悠观众，尝试给瞬间转移披上合理的外衣，但还是掩盖不了它们妖术的本质——太胡作非为了！这些情节你得当魔幻片看，千万别说是科幻！物理学给物体移动的速度设定了一个上限：光速。任何有质量的物体都不可能达到或者超过光速，只能无限接近光速。要把一个物体加速到接近光速，需要耗费大量能源；越接近光速，所耗费的能量越大，因为越来越多的能量被用来提高物体的质量，而非用来提高物体的速度。
将宏观物体加速到接近光速很困难，物理学家们不是有办法可以将微观粒子加速到接近光速吗？能否从这个角度动点手脚呢？在著名的系列科幻影视作品《星际迷航（star trek）》中，描述了这样一种传输方式：当飞船上的乘客想进入其他飞船，或者在星球上着陆时，他们会进入飞船内部的传输控制室。
随着操作人员的一句“energize”，乘客的身体被逐渐分解为一堆闪烁的粒子，从控制室中消失；几乎与此同时，在乘客目的地，一个相同的粒子团出现，逐渐稳定成形，最后完整地复原出乘客来。从电影画面来看，这个“分解-复合”过程只花费了短短几秒钟。
星际迷航
除《星际迷航》外，电影《宇宙通缉令》中也有类似的设想，在这些影片中，被传输的人和货物先是被分解成数量众多的微观粒子，它们被加速到接近光速，并定向发送到目的地，重新组合出来。
这种方式非常接近科幻小说的鼻祖玛丽·雪莱夫人的《弗兰肯斯坦》：将人碎尸万段，然后采用技术手段重新拼接出来——不过那成品的样子，相当地不美观。
其实，从物理上来说，没必要把组成人的粒子直接传输过去。我们都知道，在宇宙中任何地方，同一类型的基本粒子彼此间是完全相同的，仙女座星云的电子和地球上的电子没有区别。
因此，只要我们能够把组成生命体的那些基本粒子在某一时刻所具有的状态测量清楚，就可以采用大功率天线等传统方式，将这些状态信息以电磁波的形式光速向目的地传输；目的地接收到信号后，可采用当地相同的基本粒子，根据这些信息进行重新组合，“生产出”被传输的乘客。整个过程中根本不需要将实物粒子进行传输和接收，系统的复杂程度和所消耗的能源将大幅减少。
只要我们先发射出搭载着传输器的无人飞船，抵达目的地之后开启传输器，无数的人员和装备就可以源源不断地以光速运输过去。对于星际旅行来说，这一技术是人类这样娇弱的生命形式穿越严酷的星际环境、跨越近乎无限的时空尺度的理想手段。
这个技术与3d打印有点相似。3d打印只对物体的形状和结构进行三维建模；而在这里，我们需对待传输的人体彻底地分解和建模，再异地进行完整打印。从复制和重建的角度来说，这种物理建模和3d打印，比生物学上的克隆更加本质和纯粹。
有了这种建模，只要乐意，你可以克隆出任意多个克隆体来，不过这会带来一些颇为有趣的自我认知问题——在施瓦辛格的经典影片《第六日》中，克隆人和母本都认为自己才是真的。
第六日
那么，这种将生命分解为基本粒子，并在异地完整再现的装置，
在物理上能否实现？
要把一个人通过这种方式运送出去，难度当真不小。首先遇到的一个问题是：我们需要对人体测量到什么精度？
普通3d打印中，要复制一个样品，只需测量样品的几何信息，观测越细致，复制品所达到的精度越高。生物学上的克隆，是复制人的基因，能重现出与样品几乎相同的生物特征。而物理学上对生命的复制则是真正的复制，是全方位的：不仅复制躯体，还包括记忆、意识和情感等重要生命特征。
问题是，我们尚不清楚生命的奥秘。比如，意识的物理学起源——究竟在什么物质层次上产生了人的意识和诸多其他深层功能？是细胞，还是分子、原子层次？今天，这类问题还未获得真正的解答，在这里，我们暂且从原子的层次来考察生命的复制。
我们且估计一下人体原子所包含的信息吧。精确描述一个原子，需要记录原子的位置、种类、原子之间的关系、它所处的振荡状态、能量水平等信息。这些信息，即使测量精度不高，也需要大约1000字节来描述。人体由大量原子构成，描述其所有原子的信息，需要大约10^31个字节。
这个数量有多大呢？目前地球上全部图书所包含的信息约为10^15字节，约为上述信息的10^16分之一；倘若采用超大容量的100tb硬盘来存储这些信息，约需10^17张硬盘；平铺起来，这些硬盘可以盖满整个地球表面！
即使不考虑上述技术问题，如何才能同时对海量原子的状态进行测量？在原子尺度，支配性的物理规律是量子力学，它的一个基本原理是“海森堡测不准原理”：不可能同时精确测量出物体的所有物理量，测量某些物理量时会对体系带来干扰，使另一些物理量发生改变。如果我们想以极高的精度测量出一个粒子的准确位置，那么所有关于它的速度的信息就会丢掉，反之也如此。
由于每次测量之后，系统的状态都会发生变化，因此，有意义的测量必需是“一锤定音”的，你必须一下子把所有物理量都测量出来，而这违反了测不准原理。可能你会想，能否先把物体完美地复制下来呢？这样，只需每次测量其中的部分信息，最后再把所有信息汇总。为了对付你这一招，量子力学提前为你准备了“量子不可克隆原理”：你不可能把一个量子体系精确地复制出来。
以上这些拦路原理，《星际迷航》的编剧们心知肚明，为了回避这一问题，他们干脆在影片中设定了一台“海森堡补偿器”，至于这台惊天地泣鬼神的补偿器到底是如何克服量子力学基本原理的，编剧们表示压力很大，拒绝透露。
这么说来，远距离传送真的不可能了吗？如果复制生命，需要严格依赖于对生命微观结果的完整信息的了解，那么它是不可能的。
不过，正如我们所知，微观状态的稍微改变，未必会影响到生命的本质特征，比如头上缺少几根毛发，指甲长度增加几纳米，对生命的复制未必会有太大的影响。
当然，如果改变程度太大——科幻小说《蝇人》中的主人公就悲剧了：他将自身进行分解时，不小心把掉进分解器中的苍蝇也分解掉，原子重新组合时，发生了建模上的错误，人和苍蝇的信息混在了一起，他成了半人半苍蝇的怪物。
蝇人
那么，这种模糊性到底在多大程度上是可行的？目前，没有任何量子力学测量理论成熟到能准确回答这一问题。在简单意义上以极高的精度来复制生命，从原则上来说是做不到的。
但是，如果不试图去测量出物体的所有信息，反倒可以在异地重现该物体所具有的信息来，从而实现对信息甚至物质的远距传输。这项工作不仅理论上可行，技术上也正在逐步成熟。
实际上，全世界不少实验室正在竞争，争相将更复杂的物体——比如光子和原子等，在更远的距离上传输。多位华人物理学家——比如中国科技大学潘建伟教授等学者还是这一领域中的佼佼者。这项工作，叫做量子隐形传态（teleportation）。
这一切依据的也是量子力学理论。在量子力学中，微观粒子有一个奇特的特征，它们总是尝试所有可能的途径，试图同时处于所有的状态。
看看下图的电子双缝干涉实验吧：经典的粒子（如一颗子弹）通过狭缝时，总是会挑选a、b两缝中的一条；电子则不同，它会同时处于两条狭缝中。
经典世界中，一个单色球要么是红色，要么是绿色；而一个量子球却可能同时处于红色和绿色状态，就像是50%的红色和50%的绿色的混合。
微观物质也不会局限在时空某一个特定位置，它会尝试同时处于宇宙中任一处，像波一样弥散在整个空间，这就是物质波。有些人很难忍受量子力学的这些特性，于是他们把微观世界这些似乎是矛盾的状态放大到宏观尺度，提出了著名的薛定谔猫假设：把猫和一个会随机释放出毒药的装置关在一起，让猫处在既非生、亦非死的状态中。
只有当我们去观察它时，才会从纠缠在一起的各种不同的可能性中产生出一个独一无二的现实。你无法事先说出猫是死是活，只能判断猫儿死或活的概率。薛定谔猫是对量子叠加的一种哲学思考，一问世就让当时所有的物理学大腕们“半死不活”。
在量子力学的世界中，一个单独的粒子可能同时出现在两个地点上，或者说——两个分离的粒子实际上是同一个粒子，我们称这对分离的粒子处于纠缠态。一对互相纠缠的红绿色球，当一个为红色，另一个必然是绿色。这种纠缠关系是超越时空的，即使另外一个球在仙女座星云中，这种关系还是牢不可破。
在无人去观测之前，两个球处于颜色纠缠的状态中，你不知道其中一个球到底是绿色还是红色；当你去测定一个球的颜色时，其颜色可以被测量出来（如为红色）；于此同时，另一个球马上也失去了纠缠态：你立刻就知道它是绿色的，哪怕它位于很多万光年之外。这种神秘的纠缠，给二十世纪后期的物理学界带来很多亮色。
那么，量子的纠缠态与物质传送有什么关系？
真的传送过去了吗？
《星际迷航》系列作品问世20多年后的1993年，本奈特（c.h.bennett）等物理学家提出了一个量子隐形传态方案，可以将地球上粒子1的信息传递给仙女座星云上的粒子3。
贝内特等提出"量子隐形传输"的六人团队
具体方法是利用量子纠缠态：我们先制作出一对处于纠缠态的粒子2和3，把2留在地球上，把粒子3发送到仙女座星云中。我们可以对地球上的粒子1和2做一次联合测量，测量过程中我们会得到粒子1的部分信息——比如说1和2的自旋状态是相同的。这种可以直接测量出来的信息叫做经典信息。此外粒子1还有一些信息没法直接测量出来，这些信息叫做量子信息。
量子信息虽然没有直接被测量出来，但它们在你进行测量时会影响粒子2的状态。由于粒子2和3是纠缠的，粒子3马上也会受到一些特定影响，所以粒子1的量子信息其实在瞬间就到达仙女座星云了。
不过，由于这些信息并不完备，要把全部信息传递到仙女座星云，你还需要采用经典方式——比如通过高功率天线发射无线电信号，将你在地球上测量所获知的经典信息也传递过去，之后，仙女座的物理学家才会获知地球上粒子1的完整信息。根据这些信息对粒子3进行调整，就可以在粒子3上完整再现出粒子1的全部信息——相当于粒子1的状态被转移到粒子3上去了。
采用一些稍微复杂的方法，还可以将地球上粒子1的全部信息调制在仙女座星云原来的粒子4上，如果粒子4的所有信息都与粒子1一样，这就相当于把粒子1复制到粒子4上了。遗憾的是，和很多电影描绘的一样，所有这些方案中，地球上被传递的粒子的原初状态在测量阶段中就已经被摧毁了。
任何设定了传送门的电影都必需考虑这样一个问题：你要把货物传送到某一目的地，你先得跑到当地去建造这样一个门。量子隐形传态也有同样的麻烦：你必须先制造出大量处于纠缠状态的粒子对，把它们相互分开，一部分留在地球上备用，一部分用运送或者发送到传输目的地，供后来传输时使用；此外，你肯定还需要用传统飞船把经典信息接收装置和信号调制装置也运送到目的地去。
利用量子纠缠来传递信息，并未违反狭义相对论。虽然量子信息的传递是瞬时的，但我们还需要传递经典信息，即使采用速度最快的电磁波来传递，经典信息的传递速度也只等于光速。这样一来，量子隐形传态过程中，粒子态的传输、粒子的远距“复制”也就不可能是超过光速的了。
如果你觉得这不太好理解，不妨想想这个例子：目前“旅行者1号”离地球约16光时，假设你在1977年离开怀孕的妻子随船出发，30年后，当你在地球的孙女出生的瞬间，你和孙女之间就存在着一种超越时空的纠缠关系，你实质上在那一刻就升级为爷爷了（相当于量子信息的传递）。
不过，在地球通讯联系到你之前的16小时内，你并不知道自己已经成为爷爷了；只有当16小时后，你接到地球发来的无线电报（经典信息）时，你才知道这一点，你的行为才与你升级成爷爷这一事实发生关系。
1997年，奥地利的蔡林格(anton zeilinger)研究组首次在实验上成功实现了量子隐形传送。
蔡林格(anton zeilinger)
2007年开始，以蔡林格的学生潘建伟等为研究主体的中科大、北大联合研究小组在北京架设了长达16公里的自由空间量子信道，最终在2009年成功实现了当时世界上最远距离的量子态隐形传输，证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行性。接下来，科学家希望传送更加复杂、更大尺度的量子态，并扩展到更远的距离。
那么，量子隐形传态可以传送人体么？这个问题同样没有足够成熟的答案，比如，我们不清楚什么样的纠缠粒子能够同时发送人身体上大约1031字节的量子信息。在今天，我们只能传送最多6个比特的量子信息；而即使极小极小的外在影响也足以摧毁粒子的纠缠，后果很难预计……
撰文/肖能超