“智子”理论上能被造出来吗?

Linvo说宇宙 2023/1/5 13:32:09 责编:梦泽

之前我们对基于强相互作用的“水滴”外壳如何打造问题开过一次脑洞,最后结论是:如果不考虑技术可能性,只考虑理论可行性的话,类似材料还真有可能存在,而且可能会是种比水滴外壳更强的材料 —— 夸克-胶子等离子体。今天我们再来开个脑洞,从科学角度看一看“智子”这东西理论上有没有被造出来的可能性。

水滴作为三体人派来地球的探测器,它其实并不是第一个与地球文明接触的三体世界的东西。智子早在它之前就已经来到地球,之后地球上发生的一切对三体人来说都尽收眼底。作为三体人在地球上安装的“超级监控”,智子如果只起监视作用的话就太小瞧它了。智子本质上是三体人制造出的一种高级智能计算机,它不仅可以监视地球上所有人类的一举一动,还能让人们的眼前出现各种“神迹”,甚至还能干扰高能粒子实验以至于把人类的基础物理彻底锁死。

除了具有让人瞠目结舌的功能以外,在制造工艺上智子更是表现出了挑战人类认知的技术细节:比如它的集成电路是通过把一个质子进行二维展开后蚀刻的;驱使它以近光速航行的能量是从真空中摄取的;而它们之间的超光速通信则是通过超距的量子感应实现的等等。

这些看似天马行空的设想,到底有没有科学依据呢?这时候我知道肯定有人会说:“你不能用地球上的科学来解释外星人的科技。”

首先你可能没分清什么是科学、什么是科技,其次你对科学中的那些理论究竟是怎么来的可能不太清楚。对于这种疑问其实之前就说过,今天就先不细说了,我们还是说回智子。

首先我们来看下智子的电路制造问题。

原著中三体世界的物理学家已经能够操控微观世界 11 维结构中的 9 维,但是要在一个质子内直接蚀刻集成电路它们也做不到。所以它们是把高维中的质子进行了二维展开,展开成一个大到能够包裹行星的宏观二维薄膜,而整个电路的蚀刻过程就是在这张二维膜上进行的。

如果不考虑维度展开涉及的技术层面问题,单说高维空间这个事的话,目前弦理论中确实有相关理论支持。就像上次说的卡拉比-丘流形,它就是在我们熟悉的三维空间外蜷缩在微观的 6 个空间维度,所以“9 维质子”的说法也算合理。

卡拉比-丘流形

假如同样不考虑二维平面如何蚀刻问题的话,电路刻好后还要把它重新还原回去,而这个过程会碰到一个棘手的问题 —— 贝肯斯坦上限(Bekenstein bound)

贝肯斯坦上限代表着有限空间内可以存储信息的上限,超过它则将违反热力学第二定律

在这里不等式左边的 I 代表信息量,如果代入质子的情况,右边的 R 代表质子半径m 代表质子质量,除此之外都是常数。

由此可以推导出,质子能够携带的信息量只在比特这一量级。所以对于一个回归正常状态的质子,理论上它是没有办法储存更多信息量的。即使你通过额外维强行对其储存信息,那么当它回归普通质子形态后,它将丢失之前赋予的所有信息

好了,说完了基础电路的制造,我们再来说说它的能量来源问题。

关于智子的能源,原著中是这样描写的:“它们可以从真空中汲取能量,在极短的时间内变成高能粒子,以接近光速的速度航行”。很明显,这里“真空中的能量”指的就是零点能

真空零点能确实是现代量子力学的一个概念。首先,真空并不是真的空无一物,这里无时无刻存在着量子涨落

根据不确定性原理,一个粒子的位置动量无法同时精确获知(这里的获知是数学上的,而非物理手段)。所以只要限定了区域,这里粒子的动量就不能为零,这就是零点能。

零点能确有其事,现实中已有实验证实,它就是“卡西米尔效应”。

在真空中放置两片电中性的金属板,当它俩靠得足够近时,它们之间会存在一个微小的吸引力,这个吸引力就是由卡西米尔效应带来的。因为如果真空中真的啥都没有的话,这两个金属板之间除了有小到可以忽略的引力外,不应该有其他力存在。但实验中相互靠近的板子告诉我们,真空看来并不空,它里面充斥着由量子涨落产生的虚粒子对,这些虚粒子正是零点能的来源。

虽然真空中确实有能量,但是怎么把它提取出来就是个问题了。正常情况下,量子涨落产生的虚粒子对会立刻湮灭,相当于从真空中借来了能量但立马又要还回去,否则凭空产生能量这事将违反能量守恒定律。所以真空中的零点能确实是“科”,但是像智子那样只借不还(或者过很久再还)那就实属是“幻”了。

说完了能源问题,我们再来说说通讯问题。

原著中三体人通过两组智子间的“量子感应”来实现超光速的瞬间信息传递,这个很明显对应的是量子力学中的量子纠缠。量子纠缠简单来说就是:两个处于纠缠态的粒子,当测定其中一个的状态时,我们立马可以知道另一个粒子的状态。

就像一双拖鞋,你把左右两只脚分别放到两个箱子中。这时哪怕你把其中一个箱子放到几亿光年外的其他星系,只要你打开了身边这个箱子,那么你立马就能推断出位于几亿光年外的那只鞋是左还是右。

这个例子虽然可以让你对量子纠缠有个初步印象,但是严格来说它并不准确。因为对于纠缠粒子来说,它俩并不是提前约定好各自状态后再分开的,而是在你观测的时候临时确定的。而在观测之前,你不知道无法按自己的意愿给这个粒子指定一个状态,所以你无法靠它来传递任何信息。而平时新闻里提到的量子通讯,其实指的是基于量子特性的加密通信,没错,它只是一种加密手段。由此可见,智子那样的“真”实时通讯在科学上也无法实现。

好了,总结一下:现实中想制造出《三体》里那样的智子完全不可能。而且这里很多是理论上的不可行,而非仅仅是技术问题。如此看来,智子身上估计也就人工智能还算比较可行了。

本文来自微信公众号:Linvo 说宇宙 (ID:linvo001),作者:Linvo

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关键词:智子三体

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