超光速通讯能否成为现实？

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光的运行速度快到每秒钟能完成五十多次从伦敦到纽约的跨大西洋之旅。接下来你可能就要问了，为什么人还会想去探索超光速通讯手段呢？但事实就是如此。

宇宙天体相距十分遥远，即便将信息以光速发送出去，也得等上很长时间才能送达。一方面，在维持现有物理学定律的情况下以超光速进行通讯是不可能的。另一方面，一些变通方法已提出，能够保证超光速通讯的开展——听上去挺让人期待。

我们越是往宇宙深处探索，通讯便越是困难。 (图片来源：Science Photo Library)

不过暂时还没有必要开发超光速通讯技术来保持通讯畅通。到目前为止，人类到过最远的星球是距离地球约384,400公里的月球。以光速计，完成这段距离需1.3秒。这就好比你跟世界另一头的某个人通话的时候，会延迟一小会儿。但也足以造成通话中断这种尴尬情况了，不过也不是什么大问题。

距离难题

假如我们进一步探索外太空，比方说火星，那么问题就来了。火星与地球间的平均距离为2.25亿公里，以光速计，完成这段距离需12.5分钟。因而火星和地球间的通讯会十分不便。而且越往太空深处探索，困难就越大。“旅行者”号飞船早已抵达距离地球195亿公里的太阳系外层空间。不过我们仍能接收到那里发来的信息，只是每条信息需18小时才能送达。

约40万亿公里外的半人马座α星（Alpha Centauri）是距离地球最近的恒星系统。要想实现同该恒星系统的通讯，难度很大，每条信息需四年才能送达。如此一来，传统对话方式更是难上加难。

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根据爱因斯坦的狭义相对论，那是事物发展的常态。他认为超光速现象并不存在，因为光速是恒定不变的。

加州理工学院（California Institute of Technology）喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）的研究人员莱斯·多伊奇（Les Deutsch）认为，超过这一极限的通讯方式一经开发，便是有悖于信息理论定律的，需对基础物理学进行重新思考。他曾在美国国家航空航天局任职数年，致力于设计太空通讯系统。

如今，无线电波几乎是实现太空传统通讯的唯一手段。无线电波以光速穿过宇宙的真空环境。光（激光）通信技术近期刚引进，不过仍处于开发阶段。

扭曲虫洞

我们也许无法提升传输速度，但却能够增加每秒传输的信息量。多伊奇说：“目前我们正在做的一件事便是把光谱上的载波频率从8千兆赫提高到30千兆赫。”信号频率越高，带宽约大，每秒传输的信息量也越大。数据压缩和误差纠正技术有助于我们进一步压缩信息规模，从而提升每秒传输能力。

日后我们也许还能开发出有助于提高信息传输速度的其他技术。“相对论使得虫洞[1]之类的物质存在于宇宙中——你可以把它想象成时空的一种扭曲，我们可以从这些方面入手，寻找捷径。”想象虫洞有一种简单的方法：在一张纸上画两点，用直线将其连接起来，这条直线便是这张纸所在平面的两点间最短距离。要是把纸折起来，那么两点间的距离便缩短了，用一枚大头针便能同时贯穿两点。不过在宇宙中，虫洞的定位可没那么简单。虫洞也许能够加速某些信息的传送，但并非是即时的。

爱因斯坦证明了光速是恒定不变的，那么是否存在捷径呢？(图片来源：Science Photo Library)

其他超光速通讯手段也被纳入了考虑范围。其中一种手段涉及到“量子纠缠”（quantum entanglement）这种特殊属性，即两种粒子共有某些属性，无论其相隔多远。

“量子纠缠使得两种粒子彼此分隔又相互纠缠，假如你改变其中一个粒子的性质，那么另一个粒子也随之改变，”Telespazio VEGA Deutschland公司的飞船操作工程师艾德·特罗洛普（Ed Trollope）如此说道，“利用量子纠缠技术，我们将实现即时通讯，这听上去很吸引人。”

量子纠缠和超光速粒子

不过事情并没有那么简单。假如你有一对纠缠粒子，将其中一个粒子放在一艘飞船内，使其穿过太阳系外层空间，另一个粒子则放在地球上，飞船上粒子状态的改变的确会引起地球上粒子的变化。不过特罗洛普解释说，假如没有飞船发来的说明信息，监控地球上粒子状态的人员是无法理解其变化含义的，且这种说明信息的传输速度不会比光速还快。换句话说，量子纠缠是无法实现超光速通讯的。

另外，还有一些假想出来的叫做“超光速粒子”的物质，《星际迷航》（Star Trek）[2]对此青睐有加。这种粒子的存在并没有违背狭义相对论。如果确实存在这种粒子，那么其运行速度是光速永远难以企及的。不过，这同样无法实现超光速通讯。

图片来源：Thinkstock

特罗洛普解释说：“超光速粒子也许比光速还快，不过它们之间并不存在互相作用。”这意味着超光速粒子无法应用于通讯领域，因为无法创造或探测到它们。

假如存在实现超光速通讯的可能，其对航天任务将产生深远的影响。“我们在开发‘罗塞塔号’（欧洲太空总署去年启动的彗星探测计划）的时候，地球和该彗星间的距离为30到40分钟光年，所以这确实会影响到任务的设计和操作，”特罗洛普如此说道，“假如地球轨道上有一个卫星，那么地球和该卫星的对话几乎是实时发生的。30分钟的通讯延迟则意味着当你发现了某个问题，问题其实是30分钟前发生的。你在发送某个指令的时候，30分钟后，该指令才正式发送出去，1小时后才能看到发送结果。”

虽然超光速粒子和量子纠缠有着美好的发展前景，但却无法实现超光速通讯。如果存在虫洞且信号能够通过其中的话，至少是有希望实现超光速通讯的。不过照目前情况来看，超光速通讯并不具备科学可行性。

译注：

[1] 虫洞：是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。

[2] 星际迷航：由美国派拉蒙影视制作的科幻影视系列。由5部电视剧、1部动画片、12部电影组成。该系列最初由编剧吉恩·罗登贝瑞（Gene Roddenberry）于1960年代提出，经过近40年的不断发展而逐步完善，成为全世界最著名的科幻影视系列之一。