小时候听人调侃：“坐汽车太慢,还是坐电话去最快.”觉得仅仅是幽默.后来看过一本科幻小说,其中的情节就有一位宇航员在一个遥远的星球上,航天器出了故障,无法修复.幸亏在飞行器中有一架“物体传送机”,宇航员就钻进这台机器,开动起来,机器把宇航员变成电波传回地球,地球上按照电波中的信息按原样制造出一个宇航员来.星球上那个宇航员已经死去,但地面上这个宇航员和家人团聚了,在他自己的感觉上,他还是那个自己,好像睡了一觉,醒来发现又回到了地球.
这个传送机如果真的存在,其用途就不止于此,一台传真机通常可以作为复印机用,如果“原件”不被毁掉,我们就得到两个相同的人,相当于人有了“分身法”.即使“原件”不得不毁掉,我们也一样可以把电波的信息同时传给多台接受复原机,同时制造出几个相同的人来.此外,我们还可以对信息进行存储,用存储的信息可以在今后任何时候把人复原出来.这就等于制造了一台能够飞向未来的时间机器,我走进这个机器,一觉醒来,发现自己已经到了2303年.这种机器甚至可以在传送过程中顺便作手术,只要能知道哪一块是病变,传送过程中把这部分去掉就行了.如此神奇的机器,真的可能问世吗?
一、可行性
电线、光纤或电波可以传送信息.最早出现的是电报,用长短不同的“点”和“划”来编码,传送各种文字.其后出现的电话传递的是模拟信号,把声波变成强弱不同的电流,在对方再恢复成声波.后来又出现了传真技术,用扫描仪把黑白照片分成点,把强弱不同的黑度变成强弱不同的电信号,接受端再按相同次序和强弱恢复成光信号,记录在相纸上.早期的传真机效率很低,只用在新闻机关传送照片.传真机的真正普及是在数字化风潮之后,到了计算机无孔不入的时代,摩尔定律使得所有数字化的机器价格按指数规律下降,使得各种先进的传输手段飞入寻常百姓家.现在通过互联网或手机传送彩色的活动影像已经不是新鲜事了.但所有这些传输手段,所传送都仅仅是信息（物质的形式）而不包含物质本身.声音是空气的震动,图像是光点的排列.到现在还没有传送物体的技术.
实际上传送物质的努力也没有停歇,其中一个广为人知的方向是研制能闻到味道的电视机,让我们能在电视画面中赏花时,可以同时闻见花香；跟随电视进入鱼市时,可以闻见腥味.这个想法看起来不难,在电视机中放几个小瓶子,装上各种气味的香水（臭水）,按照需要由电视信号控制吹气阀门指挥从某个瓶子吹出气味就行了.这个努力遇到的主要困难是,人的嗅觉比视觉复杂得多.人的视觉只能感觉三种原色,所以只要三个数字就能完全表现一种色彩.但是我们还不清楚人的嗅觉有几种“原嗅”,我们需要在电视里放多少个小瓶子才能在适当的时候用吹出的“原气味”组合成任何一种气味.
根本的解决方案可能是不去寻找“原嗅”,而是直接测定气味的分子结构,然后在电视机里合成相同的物质.当然,这个方案比“原嗅”要困难很多,可行性极差,但是作为一种思路却十分万能,通用性好.一切物体都是由原子组成的,而元素只有一百多种,用一个字节就可以表达.如果我们有一个极其精密的扫描仪,在三维空间中扫描所有位置上是什么原子,把这个信息传送出去,在接收端有个三维打印机,与现在三维打印机不同的是,精度极高,达到原子尺寸,其“喷墨头”可以按照接收到的信号把所需要的原子放在所需要的位置.这样我们就可以传送任何物体,只要在接收端有足够的各种原子作为“喷墨”的材料.
现在科学上已经掌握了操作单个原子的技术,微小尺度的限制看来不是不可能突破的.
二、可以预知的困难
一些很美妙的设想在实施时也会出现意想不到的困难,异想天开的东西即使不去实践,也可以预想出很多困难.预想这些困难有助于我们对这个幻想的现实性有个初步的估计.
第一个困难是生死问题.传送无生命的物体即使可能,传送有生命的生物（例如人）也面临一个原理性的困难,那就是：生命体是处于不断运动之中的.扫描不可能在瞬间完成,“打印”也要花费很多时间.问题在于,当打印完成一半时,生物体处于什么状态?半个人是不可能存活的.非侵入式的三维扫描不可能达到原子级精度,而侵入式的也同样会遇到“半个人”问题.解决这样的问题可以想象的方案是“临时死亡”,也就是把人冻结,在传送之后再解冻,复活.这是个医学上一直在研究的问题,虽然有所进展,但还没有重大突破.过去医生只能冷冻精液、卵子、胚胎这些小东西,但最近成功的冷冻并复活了手指,说明大东西也是有可能突破的.但是距离冷冻复活完整人体还有个大问题需要解决,那就是冷冻复活后能否保证人的记忆可以完全保持,否则这种传送是没有意义的.
第二个困难是测量精度问题,通常我们在几十厘米的尺度上测量长度的精度只能达到微米数量级,而原子的定位还要高出至少三个数量级.这个问题还可以考虑想一些巧妙的技术手段来解决,更具原理性的问题是,测量原子的位置已经涉及量子尺度,“测不准原理”可能会起作用.如果出现这样的问题就更难解决了.此外,我们还需要识别单个原子是什么元素,它和附近的原子之间由什么键联结,这些也都是我们目前尚未掌握的技术.掌握这种技术意味着化学分析的惊人突破,估计不是件容易事.
第三个困难是信息量问题.一个人身上的原子数量用阿伏伽德罗常数来估计约为1027个,那么假定每个原子用一个字节编码,需要传送的就是1027字节.目前实用的网络传输速度大约109字节/秒,传送一个人的信息需要1018秒,是3×1010年,超过宇宙的寿命.还要考虑如果是从遥远的星球传送,由于发射功率和背景噪声的限制,速度还要大大放慢.更何况“扫描”和“打印”的速度还很难达到上述的传送速度.
三、克服困难的可能方案
通常克服大信息量的传送和存储困难时最常用的方法是信息压缩.例如VCD和DVD就采用了MPEG的压缩方式,MIDI也可以看成一种极高效率的信息压缩方式.但这些信息压缩方式最多只有成百上千倍的压缩率,对于1018这样的天文数字无能为力.
压缩的基本思路是把冗长重复的部分去掉,舍弃不重要的部分,只传送新颖的、关键的部分信息.如果只为了传送人,我们也可以不在原子水平上传送,只考虑分子,对人体可能有的各种分子进行编码,可以大大减少冗余信息.但这样做,仍然躲不开阿伏伽德罗常数这个天文数字,所以分子水平的考虑还是不能解决问题.要做彻底的压缩,只能考虑大幅度地舍弃不必要的信息.
什么是“不必要的信息”?要弄清这个问题,首先要看我们要传送的是什么,实际上需要传送的是“我”.那么“我”是什么?例如我如果失去了双腿,换上了假腿,“我”还是我.但是如果我进入脑死状态,换了一个别人的脑,那么这个肉体的“我”就变成了“别人”.由此可知,所谓的“我”是我的脑,更具体的来说,不是我的脑的化学、物理特征,而是其信息特征：我的记忆、我的经验、我的思想方法.
所以如果需要传送的是“我”,只需要传送我的大脑中的这些信息就可以了,这些信息虽然很庞大,但和阿伏伽德罗常数无关.问题在于,如何制造一个“思想扫描仪”,把“我”从我的大脑中复制出来.只要解决了这个问题,在接收端只要有一个听从“我”的思想指挥的机器人,“我”就可以复活了.
一个能否乘电话旅行的问题,变成了能否直接传递思想的问题,世界上很多难题之间都有相通之处.
