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一臻阳光

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科幻文学
202404/09
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《镆与兕(第一部)故宫一号案》连载

第二十五章 量子读取女博士小宇宙

01

走进办公室后,一个似曾相识的场景出现了:雷达营的主要领导都在场,还有两名不认识的军官,一看就是更高一级部门来的人,所有人冰冷的目光聚焦到她身上。但这么多年的风风雨雨形成的敏感告诉她,今天倒霉的人可能不是她,她最多是一个陪葬品。她看到雷克沐坐在一角,神色黯然。

他终于要为对我的信任付出代价了,这是杨硕心中冒出的第一个念头,她在一瞬间暗下决心,为了不牵连到雷克沐,一定要将事情向自己身上揽,甚至不惜说谎。但她没有想到第一个开口的竟然就是雷克沐,他的话更是完全出乎自己的预料。

“杨硕,首先声明,我是不同意这么做的,下面的决定是高总工程师请示上级后做出的,他将对后果负完全责任。”说完他看了高大卫一眼,后者郑重地点点头,“为了更好地发挥你在雷达营的作用,这些天来,经过高总工程师反复向上级请示,兵种政治部派来的同志也了解了你的工作情况,”他指了指那两名陌生的军官,“经过上级同意,我们决定将地球望远镜工程的真实情况告诉你。”

过了好半天,杨硕才明白了雷克沐这话的含意:他一直在欺骗她!

“希望你珍惜这次机会,努力工作,立功赎罪。今后,你在雷达营只许老老实实,不许乱说乱动,任何反动行为都将受到最严厉的惩罚。”雷克沐盯着杨硕厉声说道,与以前杨硕眼中的他相比仿佛换了一个人,“听明白了吗?那好,请高总工程师为你介绍地球望远镜工程的情况吧。”

其他人纷纷离去,办公室中只剩下高大卫和杨硕两人。

“如果你不同意,现在还来得及。”高大卫说。

杨硕知道这话的分量,也理解了高大卫这些天见到她时的那种焦躁。为了在雷达营发挥她的才华,必须让她知道地球望远镜工程的真实情况,但这又意味着杨硕走出罗布泊的最后一线希望也将不复存在,雷达营将是她一生最终的归宿。

“我同意。”杨硕轻轻地,但坚定地说。

于是,在这个初夏的黄昏,在巨型天线风中的轰鸣声和远方胡杨林的松涛声中,高大卫向杨硕讲述了真实的地球望远镜工程,这是一个比雷克沐的谎言更加令人难以置信的时代神话。

02

刚进入雷达营时,杨硕没有被分配固定工作,只是在一名安全人员的监视下干一些技术上的杂事。

早在上大二时,杨硕同后来的研究生导师就很熟悉。他对杨硕说,研究天体物理学,如果不懂实验技术,没有观测能力,理论再好也没有用,至少在国内是这样。这与她父亲的观点倒是大相径庭,但杨硕是倾向于同意这种看法的,她总感觉父亲太理论了。导师是国内射电天文学的开创者之一,在他的影响下,杨硕也对射电天文产生了浓厚的兴趣,她因此自学了电子工程和计算机专业[4],这是该学科实验和观测的技术基础。在读研究生的两年中,她同导师一起调试国内第一台小型射电望远镜,又积累了不少这方面的经验。没有想到,她的这些知识竟在雷达营派到了用场。

杨硕最初在发射部做设备维护和检修,很快成了发射部不可缺少的技术骨干,这让她有些不解。她是雷达营里唯一不穿军装的人,更由于她的身份,所有人都同她保持距离,这使得她只能全身心投入工作中以排遣孤寂。但这也不足以说明问题,这毕竟是国防重点工程,难道这里的技术人员就那么平庸,非要让她这个非工科出身也没有工作经验的人轻易代替吗?

她很快发现了一些原因。与表面看到的相反,雷达营配备的都是二炮部队最优秀的技术军官,这些卓越的电子和计算机工程师,她再学一辈子可能也赶不上。但雷达营地处偏僻,条件很差,而且地球望远镜系统的主要研制工作已经结束,只是运行和维护,在技术上也没有什么做出成果的机会,大多数人都不安心工作,他们知道,在这种最高密级的项目里,一旦进入技术核心岗位,就很难调走。所以人们在工作中都故意将自己的能力降低很多,但还不能表现落后,于是领导指挥向东,他就卖力气地向西,故意装傻,指望领导产生这样的想法:这人也尽力了,但就这么点能力和水平,留他没什么用,反而碍手碍脚的。

许多人真的这样成功地调离了。在这种情况下,杨硕不知不觉中成了雷达营的技术中坚。但走到这个位置的另一个原因却令她百思不得其解:雷达营至少在她接触的部分,没有什么真正意义上的先进技术。

进入雷达营后,杨硕主要在发射部工作,随着时间的推移,对她的限制渐渐放松,那名时刻陪着她的监视人员也取消了,她可以接触地球望远镜系统的大部分结构,也可以阅读相应的技术资料。当然,禁止她接触的东西还是有的,比如计算机控制部分,就绝对禁止她走近。但杨硕后来发现,那一部分对地球望远镜系统的作用远没有她以前想象的那么大。比如发射部的计算机,是三台比djs130还落后的设备,使用笨重的磁心存储器和纸带输入,最长的无故障小时数不超过十五小时。她还看到过地球望远镜系统的瞄准部分,精度很低,可能还不如一门火炮的瞄准装具。

这天,雷克沐又找杨硕谈话。现在,在她的眼中,高大卫和雷克沐换了个位置。在这个年代,作为最高技术领导的高大卫在政治上的地位并不高,离开技术就没有什么权威了,对部下也只能小心翼翼的,连对哨兵说话都要客气些,否则就是知识分子对“三结合”和思想改造的态度问题。于是,遇到工作上不顺心的时候,杨硕就成了他唯一的出气筒。但随着杨硕在技术上变得越来越重要,雷克沐渐渐改变了最初对她的粗暴和冷漠,变得和蔼起来。

“杨硕啊,到了现在,对发射系统这块你已经很熟悉了,这也是地球望远镜系统的攻击部分,是它的主体,说说你对这套系统的整体看法?”雷克沐说,他们这时坐在罗布泊的那道悬崖前,这里是雷达营最僻静的所在。那笔直的绝壁似乎深不见底,最初令杨硕胆战心惊,但现在她很喜欢一个人到这里来。

对雷克沐的问话,杨硕有些不知所措。她只负责设备的维护和维修,对地球望远镜系统的整体情况,包括它的作用方式、攻击目标等,一概不知,也不允许她知道,每次常规发射她都不能在场。她想了想,欲言又止。

“大胆说吧,没关系。”雷克沐扯下身边的一根草在手里摆弄着说。

“它……不过就是一台无线电发射机嘛。”

“不错,它就是一台无线电发射机。”雷克沐满意地点点头,“你知道微波炉吗?”

杨硕摇摇头。

“西方资产阶级的奢侈玩意儿,用微波被吸收后产生的热效应加热食物。我以前在的那个研究所,为了精密测试某种元件的高温老化,从国外进口了一台。我们下了班也用它热馒头、烤土豆,很有意思,里面先热,外头还是凉的。”雷克沐说着站了起来,来回踱步,他走得如此贴近悬崖边缘,令杨硕十分紧张,“地球望远镜系统就是一台微波炉,加热的目标是敌人在太空中的航天器。只要达到01~1瓦/平方厘米的微波能量辐射,就可直接使卫星通信、雷达、导航等系统的微波电子设备失效或烧毁。”

杨硕恍然大悟。地球望远镜系统虽然只是一台电波发射机,但并不等于它就是个寻常之物,最令她吃惊的是它的发射功率,竟然高达二十五兆瓦!这不仅远大于所有的通讯发射功率,也大于所有的雷达发射功率。地球望远镜系统由一组庞大的电容提供发射能量,由于功率巨大,它的发射电路也与常规的有很大不同。杨硕现在明白了这种超大发射功率的用途,但她立刻想到了一个问题:

“系统发射的电波,好像是经过调制的?”

“是的,但这种调制与常规无线电通讯完全不同,不是为了加载信息,而是用变化的频率和振幅突破敌人可能进行的屏蔽防护,当然,这些还都在试验中。”

03

杨硕点点头,以前心中的许多其他疑问现在也都得到了解答,“最近,从酒泉发射了两颗靶标卫星,地球望远镜系统进行的攻击试验,完全成功,摧毁了目标,使卫星内部达到了近千度的高温,搭载的仪器和摄影设备全部被破坏。在未来的实战中,地球望远镜系统可以有效打击敌人的通信和侦察卫星,像美帝目前的主力侦察卫星kh[8],和即将发射的kh[9],苏修那些轨道更低的侦察卫星就更不在话下了。必要的时候,还有能力摧毁苏修的礼炮号空间站和美帝计划于明年发射的天空实验室。”

“雷探长,你在对她说些什么?”有人在杨硕身后说。她转身一看,是高大卫,他盯着雷克沐,目光很严厉。

“我这是为了工作。”雷克沐扔下一句话,转身走了。高大卫无言地看了杨硕一眼,也跟着走去,只丢下杨硕一人。

“是他把我带进雷达营的,可到现在他还是不信任我。”杨硕悲哀地想,同时在为雷克沐担心。在雷达营,雷克沐的权力大于高大卫,各项重大事务雷探长有最终决定权。但刚才他匆匆离去的样子,显然是觉得在总工程师面前做错了什么事,这让杨硕确信他将地球望远镜的真实用途告诉自己,可能只是个人的决定。对于他这将产生什么样的后果?看着雷克沐那魁梧的背影,杨硕心中涌上了一股感激之情,对于她,信任无疑是一种不敢奢望的奢侈品。

地球望远镜工程不止是军用雷达监测,还有一种秘密使命就是捕捉宇宙无线电信号,更为隐秘的是中苏秘密在地下打了一万米深井,谛听地心的心跳的同时,主要寻找比核能还强的火山喷发的能源,由于苏联专家的突然撤走,此工程搁置后直到九十年代废弃。

她内心崩溃的是,目睹自己的父亲被陷害,被一个警卫人员打死,后面才知道父亲提出的量子纠缠是真实存在的试验被否定,敬爱的父亲到试验场被士兵射杀,她的未婚夫居然是自己的叛徒,内心卷起一阵龙卷风,对人类阴险卑鄙、勾心斗角深恶痛觉,她就想报复。可一个弱女子手无缚鸡之力,又能如何呢?

很快杨硕感觉到危险,她放下了不可饶恕的罪,她的预谋无声无息。

04

此时,UFO飞碟里的女飞天大盗城隍,身体好像起了氧化一下变成了蓝色,在全息投影中,看着杨硕内心的阴暗,诡异的一笑,城隍用冥想进入了杨硕的宇宙意识读取……

杨硕的宇宙意识里是一个圆形的轨道,这是一个块状材料,我们把块状材料放到液氮里泡一泡,然后把它放到轨道上。大家看,发生了什么?没错,它悬浮在了轨道上。推一下,它还能绕着轨道做运动。

这是一个磁铁,这是一个环状物体。从表面看,这个环状物体并没有什么特别之处,其实它内部装有超导线圈。通常,在不接触磁铁的情况下,我们是无法用这个环把磁铁拎起来的。但是如果依靠液氮的帮助,就能实现这一操作。

我们用液氮泡一泡这个环,让它降温。好,大家看,现在磁铁已经被拎起来了,而且完全是悬空的,我们需要用很大力气才能将它拉下来。这其实就是量子的效应。量子实验在现实生活中很容易做,但是同学们在家里不要随便玩这种磁铁,因为它的吸力非常大,不小心就会把你的手夹断。

哇,这就是“量子的爱情”。比如大家都是初中生,还不能谈恋爱。但量子的爱情不一样,什么是量子的爱情,量子是怎么谈恋爱的。

说到量子,怎样才能找到量子呢?其实只要你的眼睛足够厉害,就能找到原子。把原子剥开后,里面是带正电的原子核和带负电的电子。电子绕着原子核转,不过电子的运动轨迹并不像行星运动轨迹那样有规律,电子是随便乱转的。

原子里有电子,而电子就是一个量子,原子核也是由很多量子组成的。我们经常说电子就是量子,所以如果可以操控电子,那么就可以操控很多量子现象。

为什么电子是量子呢?电子不仅带着负电荷,它还像一个小磁针。生活中有很多磁现象,就是因为电子可以有序地排列。电子的排列呈两种状态:一个朝上,一个朝下,这在物理学里叫自旋。你也不知道它朝上还是朝下,排列是很随机的。

很多人都以为电子长得像球,实际上,粒子长得都不太像球,像球的只有氢原子,粒子的形状都是乱七八糟的,有哑铃状,有梅花状,等等。如果把这些电子放在同一个原子里,大家知道它们会呈什么形式排布吗?会呈立方体的排布。

生活里有什么材料是立方体结构的?对,盐。在一个有序排列的原子里,电子怎么运动呢?没错,这时电子不能随便运动,因为它会遇到各种各样的阻碍,也就是我们常说的电阻。

打个形象的比喻:电子在高速路上奔跑,它遇到了各种各样的“收费站”,电子要停下来交费,能量会受到损失,运动的速度就会变慢,所以说,电子运动受到了一定的阻碍,这就叫电阻。

看上去任何导体都有电阻,那有没有办法去掉电阻呢?刚才我们做实验时用到了液氮,液氮的主要作用就是让导体降温。其实科学家们也做了很多相关猜测,以下是比较有代表性的三个猜测。

第一个猜测是开尔文做出。他认为,温度下降后,电子会被冻住,电阻就会上升,这个猜测听起来好像挺有道理的。

第二个猜测是马西森做出的。他认为,电阻会随温度下降而减小,但有一部分电阻没法避免,总会存在,即便到了绝对零度,电阻还是存在。

第三个猜测是杜瓦做出的。他认为,如果找到一个完美的材料,那么在绝对零度的情况下,这个材料的电阻会是零。

后来人们发现这三个猜测都不太对。刚才实验中用到的超导材料就证明,到了一定温度之后,电阻就会降到零,电阻就会消失。电阻消失的现象又叫超导现象。

超导现象是物理学家卡末林·昂内斯发现的。第一个发现的超导材料是金属汞,当时卡末林·昂内斯将汞的温度降到了4.2K(约-268.8℃),测得其电阻几乎降为零。

电阻为零是什么概念?如果你们知道电磁感应的话,可以造一个电路圈,这时再加入一个磁场,就可以测出相应的感应电流,通过测量感应电流的变化就可以观察出磁场的变化。

如果在超导体中做这个实验,假设加一安培电流的话,大家猜一猜大概多长时间电流会衰减为零呢?

大概要一千亿年的时间。比宇宙的年龄还长。这就是神奇的超导现象,它可以维持这么长的时间。也就是说,它几乎可以做到毫无损耗地传输电能。

为什么电阻会为零呢?让我们回到最开始的主题——量子爱情。

一个带负电的电子在带正电的原子里运动,它会把一群带正电的原子给吸引过来。因为电子和原子的质量差别很大,当它把原子吸引过来以后,自己很快就离开了。这时又来了另外一个电子,这群原子就会将能量重新释放出来给第二个电子。

这样一来,这两个原本毫无关系的电子无形中就有了相互作用,形成了所谓的库伯电子对,它们再也不孤单了,它们“谈恋爱”了,这就是我们今天的量子爱情。

物理学家之所以将这种爱情比喻成“蕾丝边的爱情”,是因为电子是阴性的,有点像两个女生通过一群男生的介绍后,相互之间产生了爱情。

实际上,材料中的电子有很多,并不只有两个电子。这些电子相距都很远,那如果有一群这样的电子都配成了对,会发生什么情况呢?

那就会在整个材料范围内形成巨大的量子波。在超低温的情况下,这些成对的电子具有大小相等、方向相反的动量,于是可以无阻碍地在原子里运动,这样就没有电阻了。

如果大家很难理解的话,我可以再打一个形象的比喻。电子就像一只有缺陷的蜜蜂,它只有一个翅膀,有的只有左翅膀,有的只有右翅膀,有缺陷的蜜蜂自己飞不起来,必须抱团成对飞。

而且也不能乱飞,要朝着一个方向飞,必须成为电子对。电子对的距离可以非常非常远,但只要其中一个在动,另一个就会跟着动。

原子是有序排列的,电子其实也是有序排列的,它们就像阅兵场上的士兵一样,步伐整齐。一群士兵过来了,另一群士兵又过来了,狭路相逢时怎么办呢?就只能打群架了。

如果我们将两个超导体拼在一起,中间用一个绝缘体将它们隔开,左边超导体和右边超导体中的电子相互不认识的,但是它们都很团结,这两群电子互相打架的时候会产生两个光波,这叫双缝干涉。两群电子还会发生干涉,这叫夫琅禾费衍射。

我们看到,电子在空间上有强有弱地分布,而且是可以调节的,我们只需要稍微改变一点磁场,就可以改变它的形状,如此,我们就可以构造非常灵敏的量子探测器。

电子绕约瑟夫森结一圈,可以正着绕,也可以反着绕,这样出来的磁场会一个朝上,一个朝下,这就是两个量子的叠加态。

大家不要小看我刚才讲的知识,那其实就是量子计算机的基本原理。这张照片拍摄的就是量子计算机。

如果构造出量子纠缠,就可以做量子计算了。量子计算非常厉害,非常快。各位同学知道有多快吗?

05

用一栋楼那么大的计算机集群做某个运算,可能要算一万年,但是用量子计算机进行运算,只需要一秒钟!

不过,量子计算机虽好,建起来却非常难。就好比把两个超导体拼在一起很容易,但是把无数个超导体拼在一起就非常难了。

这是中国科学家做出的20量子比特的芯片,有了量子芯片,就可以做量子计算了。

前不久谷歌宣称研制了一个由50多个量子比特组成的量子处理器。大家可能还体会不到这是什么概念。

未来,50比特量子计算机如果真能建成的话,它将超越现在所有的计算机,现在所有的计算机在它面前都是渣。它会瞬间破解所有密码,那将非常可怕。

大家想象一下,如果将来真有这样的量子计算机,世界会变成什么样。更可怕的是,这个量子计算机不是人造出来的,是AI造出来的,所以很多人都担心未来将是机器人统治人类的时代。

当然,真要建成一台这样的量子计算机非常困难。刚才提到的电子计算机其实持续的时间非常短,状态很容易就会被破坏掉。所以我们需要寻找一个更复杂的量子状态。

照片中的这位科学家很多人都不认识,他是一位苏联科学家,叫波戈留波夫。我们经常笑称他是专门棒打鸳鸯的。

什么意思?刚才讲了,要形成超导效应,电子必须要配成对。但如果给正在谈恋爱的一对电子加上磁场,加上温度,就能把它们给拆开。

一分两散的两个电子不会分成两个电子,而是分成两种不同的粒子,这种粒子就叫波戈留波夫粒子。

波戈留波夫粒子会分成一对费米子——马约拉纳费米子。

马约拉纳是个神秘的物理学家,二十多岁离家出走后就杳无音信。神秘的马约拉纳天生具有超前的物理思维,他预测有一种粒子的反粒子就是它自己。后来证明这种粒子是真实存在的,所以叫它马约拉纳费米子。

我们认为这种粒子就像“天使和魔鬼的共存体”一样,要操纵一个既是天使又是魔鬼的东西非常困难,我们需要非常独特的材料,这个材料首先是超导体,上面还要再做一层拓扑绝缘体,将这两者结合起来后,就会产生神秘的马约拉纳费米子。

有了马约拉纳费米子后,量子芯片就不一样了,它受到了拓扑的保护,就能得到非常稳定的量子状态,只要不强行进行破坏,量子状态就永远存在。拓扑量子计算还能保证计算的精度,实现高精度操作的要求。

未来如果真的实现了量子器件的话,我们将迎来一个崭新的量子世界。大家不要觉得量子世界离我们很遥远,实际上它离我们非常近。

谷歌建成了量子计算机,人们也能通过量子模拟器体验量子计算。中国早在几年前就提出了量子计划,计划在十年内建成中国的量子计算机。

如今两三年过去了,中国的量子技术发展取得了巨大进步。大家回想一下,第一台电脑刚造出来的时候有三层楼那么高,有一栋楼那么大。

但现在,我们手中的任何一台手机都比当时第一台计算机要厉害得多。这种快速的变化只用了短短二三十年的时间。

现在好像都是科学家在研究量子计算,没准十年之后,我们的手机、电脑就都量子化了。到时候一台量子手机就相当于现在的一台超级计算机。

而未来一切的实现都依赖于最初的开端:材料量子世界里一群电子产生的爱情让我们有机会人为地进行操控,有机会构建未来的量子世界。

通过以下信息,你们将对地球文明有一个基本的了解。人类经过漫长的劳动和创造,建立了灿烂的文明,涌现出丰富多彩的科技文明,并初步了解了自然界和人类社会运行发展的规律,我们珍视这一切。

但我们的世界仍有很大缺陷,存在着仇恨、偏见和战争,由于生产力和生产关系的矛盾,财富的分布严重不均,相当部分的人类成员生活在贫困和苦难之中。

人类社会正在努力解决自己面临的各种困难和问题,努力为地球文明创造一个美好的未来。发送该信息的国家所从事的事业就是这种努力的一部分。我们致力于建立一个理想的社会,使每个人类成员的劳动和价值都得到充分的尊重,使所有人的物质和精神需要都得到充分的满足,使地球文明成为一个更加完美的文明。

我们怀着美好的愿望,期待着与宇宙中其他文明社会建立联系,期待着与你们一起,在广阔的宇宙中创造更加美好的生活。

杨硕的意识里又想到地球望远镜工程,利用量子纠缠可改变一切,对,让这个世界毁灭吧。

这个工程让我们想到很多以前没空想的事,这些事只有站到一个新的高度上才能想得通,就这点而言,地球望远镜已经具有很大的意义了。如果宇宙中真的还有其他的人和社会,那也很好嘛,旁观者清,千秋功罪,可真的有人评说了。

UFO飞碟里的蓝色女飞天大盗城隍掐断意识,她恨恨的骂雷大侦探,我要让你付出代价。

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