作为一个科普作家，我常被问到是如何进入这一行的。科普兼顾科学和科幻，从科幻的角度看，它能给科学带来灵感。科幻作家詹姆斯·布莱什提出的“狄拉克发射机”激发了人们对物理研究的好奇心，这个仪器可以实现即时通信。即时通信在文学作品、电视剧、电影中经常出现，因为要管理一个大型的星际帝国或联邦，即时通信不可或缺。但让我感兴趣的不是这个技术在政治管理上的应用，不是它背后的科学解释，也不是它的即时性，而是信息比光的传播速度还要快所带来的出人意料的结果。

“情理之中，意料之外”是所有小说的核心要素，这当然也让科幻作品更加引人入胜。如果所有的情节都在意料之中，那么结局肯定无聊至极。对我来说，科普最有趣的部分就是量子理论、相对论、无穷大和时间旅行。在我演讲时，总有观众提出这些方面的问题。它们往往能给观众带来“情理之中，意料之外”的认识，这恰恰也是狄拉克发射机一开始吸引我的原因。

当然，科幻作品中的通信技术不总是包含类似即时通信的科技巨变。《星际迷航》刚上映时，那里面的通信仪器看起来棒极了——不论你身处何地，口袋大小的通信仪器可以让你和任何人通话。而当时真实物理世界中的人们几乎不可能即时联系。除非你知道某个人的具体位置，不然你没法给他打电话，那时候只有固定电话。如果你约某个人见面，又临时有事走不开，你是没办法第一时间通知对方的。那时候也没有能分享图片的社交网站和可以一起发表评论的弹幕网站。（所以那时候也挺好的。）

虽然现在比《星际迷航》中的时间设定早了250年，但是不仅电影中的通信设备成了现实，而且我们还有所超越。（原始版本的时间设定是23世纪60年代，即电影首映的300年后。）《星际迷航》前几部非常善于预测即将面世的产品。此外，想想船员们随身携带的那些笨重的电子仪器，还有斯波克先生经常使用的笨重的存储设备，我们现在的平板电脑可方便多了。柯克舰长只能和特定的船员打电话（而且还得花费大量时间调整信号控制器），而我们现在可以用智能手机、电脑及各种信息设备和世界上的任何人通话。通信设备并不仅限于交流，对于现在的智能手机来说，打电话只是最基本的功能之一。

影片中通信设备的设计和现实版本如出一辙，只不过现实版本的功能更强大。用翻盖保护设备的想法首先在固定电话上实现，然后又出现了翻盖手机。我不得不承认，第一次拥有一部翻盖式红色固定电话时我欣喜若狂，就像《星际迷航》的情节发生在我家一样，即便电话翻盖时并没有影片中的“嘟”的一声。现在，翻盖设计基本已退出历史舞台了。

从现在的角度预测未来是非常困难的，上面说的手机就是一个很好的例子，这也是科幻作品不等同于未来学的一个原因。在20世纪60年代，对讲机是唯一一种便携式通信设备，它没有屏幕，也不能实现多方交流，除了不能拨号之外和电话没什么区别。所以，即便设计得再前卫，科幻作品的想象还是跳不出这个原型。

电影里的通信设备利用原始的电波原理仅能在有限的范围内使用，这样的通信设备能有多强大呢？在20世纪初，这样的设计无疑非常耀眼，那时候大家总想着用无线电做各种事情。如果一个东西能够实现远程交互，它就会显得独树一帜。但是，这些科幻作品都是基于当时的科技水平上的。摆在现代科幻作家面前的一个更有意思的挑战则是星际通信。

每当作家把主角放在宇宙深处或者银河系之外，有点儿科学背景的人都会意识到一个问题。信息的最快传播速度是光速，它可能是调制激光器发出的可见光，也可能是低频无线电波，但其上限必然是每秒18.6万英里。光从不懈怠或偷懒，但广阔的星际空间使基于光的交流产生了问题。光需要4年才能从地球到达离太阳最近的星体——比邻星，因此单向的信息传播需要4年，双向传播则需要8年。而从我们的星系到最近的仙女座星系，单向的信息传播需要250万年。

如果想让故事的逻辑合理，科幻作家就需要想出办法绕过光速的限制，即通过一些还没有实现的技术或利用比较模糊的物理概念，让信息在任意距离间实现即时（或者近似即时）传送。因此，《星际迷航》用所谓的“亚空间通信”的概念，实现了任意舰船之间的交流。它的机理从未被明确阐述，似乎相当于某种平行空间——在真实空间里相距甚远的两点在平行空间里的距离可能非常近。亚空间里充满着连接宇宙不同位置的虫洞矩阵，虽然这个概念非常好用，但却不能用已知的物理理论进行解释。

其实，费尽心思地为即时通信设计出“亚空间”这个概念，这在科幻作品中已经难能可贵了，特别是跟那些天马行空的电视剧和电影相比。很多作品都想当然地假定，人们可以在任意的地方用无线电进行通信。然而，有两个作家为合理地实现即时通信颇费心思，一个是在本章开始提到的提出狄拉克发射机的詹姆斯·布莱什，我们接下来还会提到他，另一个是提出安塞波的厄休拉·勒吉恩。

勒吉恩是20世纪70年代红极一时的科幻作家，她理应得到更多的认可，因为即便在今天，她的故事看起来依然逻辑顺畅、合情合理。“安塞波”是一种超光速通信设备，勒吉恩提出的这个概念基于“同时性”，它可以把独立的宇宙模块——所有的时空——联系起来。过去、现在、未来都是四维模块，我们感受到的随时间而发生的变化都是幻觉。

勒吉恩也指出，安塞波的一端必须是质量非常小的物体，这反映出通信是借由引力实现的（但她没有意识到，按照经典的相对论，引力最快只能以光速传播）。安塞波只能发送简单的文字信息，类似手机短信的前身，但把它和一个真实世界的物体进行类比并没有什么意义，因为这个仪器背后缺少必要的逻辑支撑。“安塞波”的概念被其他一些科幻作家借用，但他们都没有真正地理解这个概念，他们以为安塞波就是某种曲速引擎或者时间机器。

詹姆斯·布莱什的狄拉克发射机首次出现在他于1954年发表的短篇小说《嘟》（Beep）中，但对狄拉克发射机最好的描述出现在布莱什的中篇小说《时间的梅花阵》（The Quincunx of Time）里。（“梅花阵”原本是一种西方人发明的园艺设计方式，在矩形的4个角种上4棵树，在矩形的正中间种上第5棵树。但是，除了喜欢它的发音以外，并不清楚布莱什为什么用它做标题。）

狄拉克发射机背后虽然没有很多的科学支撑，但布莱什试图比较详尽地解释这其中的机理。在20世纪四五十年代，正电子经常在科学新闻里出现，所以这个概念也出现在艾萨克·阿西莫夫笔下的机器人和布莱什提出的狄拉克发射机中。英国物理学家保罗·狄拉克首先提出正电子的概念，这是他成功结合量子理论和狭义相对论提出狄拉克方程式的附属物。这个方程式解释了电子在相对论速度下的表现，但它也有一个令人挠头的缺陷。

狄拉克提出存在两种电子，一种携带正能量，另一种携带负能量。这个概念在当时无异于天方夜谭，并没有太多的实际意义。狄拉克意识到，这个负能量电子也许就是“反物质电子”，和经典的正能量电子一样，它携带的是相反的电荷。布莱什进一步延伸这个概念，认为包括所有的电子和正电子在内（在布莱什的书出版之时，正电子的存在已经被实验证实），任何粒子都有一个对应的反物质粒子，并且它们之间有牢不可破的联系。如果你改变一个粒子的轨迹，另一个粒子的轨迹也会因此改变。

如果布莱什的设想止步于此，那么确实可以设计出《星际迷航》里的“亚空间通信”设备，但也仅此而已。事实上，他进一步思考了超光速通信可能带来的后果。他深知狭义相对论里关于超光速通信会产生的各种奇怪的效应。如果可以即时传送信息，就可能出现信息在被发出之前已被接收的情况。因此，把信息传回过去变成了可能。这是一个匪夷所思的断言，所以我们有必要解释一下为什么会这样。解决这个矛盾的最简单的办法分为两步，但这确实有可能，前提是我们必须有一个即时通信器。

1905年，爱因斯坦提出狭义相对论，狭义相对论结合了运动的基本规律和关于光本身的超前理解。在此之前，苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出，光是电和磁的相互作用。一个运动的电荷会产生磁，同时一个运动的磁体会产生电。变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生变化的电场，循环往复。整个电磁场理论是一套非常自洽的理论。

电场和磁场的相互转换过程只在一定速度的前提下才有可能成立，这个速度经过计算就是光速，这也证明了“光是一种电磁波”的结论。爱因斯坦用一个思想实验进一步探索了这个概念。他假设自己同一束阳光一起穿过太空。（据说这个实验是在一个公园的草坪上完成的。爱因斯坦懒洋洋地躺在草坪上，阳光洒向他的眼睛。）当时还年轻的爱因斯坦想，如果他和阳光同速运动，那么以他的视角来看，太阳光是静止的。于是，问题出现了。

如果光不是以光速运动，它就不存在了。电场和磁场相互转换的过程在其他的速度下都不成立，只在光速下成立。光速在真空中是每秒299 792 458米，也就是每秒18 600英里。（度量值如此精准是因为，米的定义是光一秒走过距离的1/299 792 458）。所以爱因斯坦不能和阳光一起运动，因为如果阳光不运动，它就不存在了。更重要的是，在这个假设的世界中，任何物质一旦以任何速度开始运动，它周围的光都将不复存在。这是通过相对论计算出来的，但它不是爱因斯坦的“拓展”版，而是伽利略的“原始”版。

在伽利略的相对论中，两个物体互相靠近的速度可以相加。比如，两辆车做相向运动，每辆车的速度都是每小时50英里，那么从一辆车的角度看另一辆车，速度都是每小时100英里，也就是两辆车的速度之和。同样，如果两辆车以相同的速度同向运动，那么从一辆车的角度看，另一辆车是静止的。如果两辆车沿同一路径做同向运动，人可以轻松地从一辆车迈到另一辆车上去。

依照伽利略的相对论，在一个运动的人眼里，光速要么加快、要么减慢，这取决于观察者的运动方向。但是，爱因斯坦意识到这是不对的。光和其他所有东西都不同。不管我们以什么速度向着光或者背着光运动，光速在真空中都是每秒299 792 458米。在分析光的运动时，相对论需要做出修改才能解释光的特殊本质。当爱因斯坦为合理地处理光速问题进行计算时，他发现了一些奇怪的物理现象。这里让我们最感兴趣的一个例子就是，在高速运动的宇宙飞船上时间会过得比较慢。

我们通常认为相对论非常复杂，解释它的方程式肯定也繁复无比。对于广义相对论来说确实如此，特别是计算重力的公式，就连爱因斯坦也需要数学家的帮助。但是，狭义相对论的计算公式则非常简单。如果宇宙飞船上的时间为t，那么地球上的时间就是t/(1–v2/c2)½（v是飞船的速度，c是光速）。飞船的速度越快，公式中的分母就越接近于零，地球经过的时间就越接近于无穷大。这至多是高中数学的运算水平。

我们甚至不需要计算就能知道光的运动对时间可能造成的影响，一个简单的思想实验可以让一切清晰明了。假想一艘宇宙飞船正高速飞离地球，现在发挥想象力（在思想实验中，我们需要想象力的参与），我们可以从地球上看到飞船内部。飞船里有一个与众不同的钟表，这个钟表由两面镜子构成，一面镜子在飞船的天花板上，另一面镜子在飞船的地板上。光束在两面镜子间来回反射，每反射一次，钟表的秒针就往前走一格。事实上，匀速运动的光就是钟表的计量单位。

现在，让我们想象飞船正在以极快的速度远离地球。假设在我们从地球上开始观察飞船内部的那一刻，光刚好从天花板上的那面镜子折射下来。在光到达地板上的镜子的过程中，飞船仍在向前运动。所以，从地球的角度观察，光并不是像在飞船内的人观察到的那样做垂直运动，而是走了一条更长的斜线：光反射的方向和飞船运动方向的矢量叠加。

基础几何学告诉我们，从地球角度观察到的光反射斜线比从飞船内部观察到的光线距离更长。如果光的运动遵循伽利略的相对论——比如，我们观察的是飞船内从天花板射到地板上的一枚子弹——这一切就不是问题了，我们把子弹的速度和飞船的速度加起来即可。从地球的角度观察，子弹的运动速度是飞船内子弹的运动速度和飞船速度的加总。子弹看起来飞得更快了，这可以解释为什么从地球的角度看子弹飞过的距离更远。但是，光和子弹是不同的。

根据爱因斯坦的理论，光速是恒定的，不管光周围的环境如何。所以对飞船上的人和地球上的人来说，两面镜子之间的光速是相同的。但对于地球上的人来说，光的运动距离更长。那么，肯定有某个因素对飞船和地球来说是不一样的，那就是时间。飞船上的时间必须变得更慢，只有这样，从地球的角度观察，光的运动距离才能比在飞船上观察到的距离长。

飞船飞行的时间越长，飞船和地球的时间差就越大。如今离地球最远并依然和地球保持通信的飞船是旅行者1号，旅行者1号的飞行速度远不及光速，但是它的飞行时间已经足够长，所以这艘飞船和地球有了1.1秒的时差。故事讲到现在，一切都在情理之中。现在让我们再往思想实验中加一些东西，假设飞船上有一台安塞波或狄拉克发射器，这意味着我们可以即时将信号发送给飞船。由于从地球的角度看，这艘飞船上的时间比我们的时间慢一点儿，所以它会在我们发送信息之前就接收到信息，时间就这样倒流了。

从飞船上的人的角度看，他们也会觉得地球上的时间比飞船上的时间慢。所以，如果他们用即时通信的方式往地球发送信息，信息也会在被发出前就到达地球，时光倒流再次发生。类似这样的时光倒流需要建造一个自动的即时通信器，然后让它以非常高的速度远离地球飞行一段时间。一旦制造完成，这个即时通信器就成为信息的时光传送机。

现在，让我们用一些实际数字使以上的例子变得更具体。假设飞船的运动速度（v）是0.9倍的光速。飞船上的钟已经工作一年时间了。依据狭义相对论计算飞船上的时间和地球上的时间的比率，也就是，其中v是飞船的速度，c是真空中的光速。计算结果是，飞船上的一年相当于地球上的2.29年。所以，飞船上的时间比地球慢了1.29年。如果在飞船上用即时通信器发送信息，那么信息会在其发送前的1.29年就到达地球。现在我们从地球的角度看飞船，飞船上的一年只相当于地球上的0.436年。所以，飞船上的时间比地球快了0.564年。如果我们把飞船发给我们的信息再发回去，那么信息会比最初发送时间早出现大约1.85年。

布莱什在故事里并没用到“时光倒流”（如果真能制造出影片中的即时通信器，那么上述的“时间变慢”完全有可能发生），而是进一步地描述了一个“嘟”的物理现象，并创作了同名小说《嘟》。狄拉克发射机每发送一条信息，都会发出“嘟”的一声。一开始，“嘟”被人们当成某种信号干扰，但最后人们终于意识到，原来“嘟”是通过狄拉克发射机发出的所有信息的信号总和。

小说中没有解释的是，为什么通信器会莫名其妙地利用时间倒流把所有信息汇聚成一个信号——“嘟”。所以，在布莱什的世界里，人们不光可以用狄拉克发射机进行即时通信，还可以扫描并分解“嘟”这个信号传递的信息，用狄拉克发射机向过去、现在甚至未来发出指令。

小说中还指出，那些通过狄拉克发射机发出的未来信息必将成为事实。它们不再以人的意志为转移，也无所谓因果关系。这些事件必然发生，因为它们“已经”发生了；正因如此，很多物理学家用此证明为什么即时通信不可能实现。

虽然狄拉克发射机的原理不甚明了，但是布莱什为这台机器取名“狄拉克”却是对的。因为最现实的实现即时通信的依据就是量子理论里复杂的狄拉克理论体系。实现超光速通信的一个方法就是利用量子物理的基本元素——量子隧穿。

量子物理学的核心是薛定谔方程，它描述了在任意时间任意地点出现量子粒子的可能性。薛定谔方程和我们在高中时期学习的牛顿运动定律完全不同。根据牛顿运动定律，如果我们知道物体在何时何地开始运动，而且知道物体的速度和加速度，那么我们完全可以计算出一段时间后物体的位置。从球的运动轨迹到阿波罗计划，我们都可以用牛顿运动定律计算出各种物体的位置。但是，牛顿运动定律并不适用于量子粒子。

运动一段时间之后，量子粒子不再有确定的位置，除了它们存在于某个位置的概率，我们一无所知。我们可以算出量子粒子在任意位置的可能性，但我们无法知道它们的确切位置。用薛定谔方程算出的多维概率数组有一个潜在的问题。如果粒子附近有障碍物，那么粒子是不能穿过障碍物的；但是根据薛定谔方程，该粒子也可能位于障碍物的另一边。

量子隧穿虽然是一种模糊的理论，但是它对我们的生存却有直接的影响。太阳是我们赖以生存的能量源泉，量子隧穿效应在这个过程中起到了至关重要的作用。如果太阳不提供大量的能量，那么地球表面会非常寒冷，也不会有生命存在。太阳能是由核聚变产生的，4个氢原子（最小的原子）聚变为1个氦原子，同时产生能量。但是，这个过程本不能发生。

在太阳中，原子都是以带电原子核的形式聚集在一起的。氢原子核其实就是质子，一种带正电的粒子。这些质子相互排斥，离得越近，相互间的斥力就越大。强核力能将两个质子吸引到一起，它只在极短的距离内才能发挥作用。即使太阳表面的温度很高，也不足以把这些质子拉近至这个距离范围内而产生聚变。

聚变发生的唯一原因是，这些质子是量子粒子，它们能够“穿越”（通过量子隧穿效应）斥力的屏障，它们彼此间的距离有一定的概率能达到足以发生聚变的程度。所以，地球变得很温暖。但是从超光速通信的角度来看，这其中还有一个有趣的现象，即“穿越”斥力屏障不需要任何时间，量子粒子本来就在屏障的另一边。

许多科学家都利用过隧穿现象，其中最著名的是加州大学物理学家雷蒙德·乔，他利用这个现象将光子（也就是构成光束的微小粒子）加速到超光速。（相同的现象对于其他诸如电子的量子粒子也适用。）假设有一个质子偶尔可以穿越的屏障，若将许多质子都射向这个屏障，虽然绝大多数质子都穿不过去，但还是会有个别质子能够穿越屏障，且无须花费任何时间。

如果知道质子运动的每段路程的距离和花费的时间，就可以算出质子的平均速度。如果一个光子在一段距离内以正常速度运动，又不花任何时间通过相同距离的屏障，那么这个光子的平均速度就是光速的两倍。依据这个想法，乔和他的团队将光速提升到了原来的1.7倍。

乔教授认为这套实验很新颖，但并不能用于空间旅行。信息不能通过他的实验假设条件进行传送，穿越屏障的质子也不能人为控制，所以我们依然无法用超光速向过去传递信息。许多科学家都对这个概念抱有希望，愿意进一步探寻这个有趣的现象。这个现象变得如此广受瞩目，以至于物理学家们1995年在美国犹他州的雪鸟城专门举办了一次会议来探讨它。而且，一位参会者决定进一步挑战超光速的极限。

这位参会者是来自科隆大学的京特·尼姆茨教授。尼姆茨是位演说家，他的科学界同僚在很多时候并不买他的账。另外，虽然他从事物理学研究，但他曾经是个工程师。这一职业被很多物理学家瞧不起，所以一开始他的研究成果并不受重视。尼姆茨想在这次会议上一鸣惊人，在展示了他的实验结果之后，他说道：“我们常说超光速传递信息是不可能的，但我想让你们听听这个。”他拿出一台属于他儿子的破旧的随身听，播放了一段断断续续的莫扎特《G小调第四十交响曲》。

“这段莫扎特的交响曲，”尼姆茨宣布，“它的信号是以超过4倍的光速传播的。这可能算作某种信号，一个在时光倒流的情况下传播的信号。”在悠闲的氛围中，尼姆茨的成果展示引起了轩然大波。有些人尝试反驳尼姆茨，认为音乐并不构成信息。尼姆茨刻薄地反驳：“也许对美国人来说，莫扎特的《G小调第四十交响曲》不算信息，但是我们欧洲人可不这么认为。”让我们公正地评价一下这个发现，那就是这段音乐的传播速度确实比光速快，这段音乐的传播速度是光速的4.7倍。

那么，尼姆茨真的研制出了时间机器吗？如果是真的，为什么没有人把彩票号码传送到过去让自己中大奖呢？如果了解了尼姆茨的实验原理，你就会理解他的结论从技术层面上来说确实是正确的，但他的实验并不能把有用的信息传送到过去。要知道为什么，我们先得看看尼姆茨到底实现了什么。尼姆茨利用调制过的电磁波把莫扎特的交响曲转化为空间中的信号，这种电磁波和传统的电磁信号并没有多大的区别，唯一的不同就是这种电磁波的频率非常低（和家用微波炉的频率类似）。

他在空间中放置了微波可以隧穿的屏障。有若干种屏障都适用，尼姆茨通常使用周期性介电结构的光子晶格，或者有间隙的一对棱镜。棱镜之间存在受抑全内反射现象，这是一个非常奇异的现象，微波本应在第一个棱镜里进行全反射，但事实是有些微波会穿过两个棱镜的间隙进入第二个棱镜。

在这个过程中，大部分光子都被吸收了，这也是这段录音断断续续的原因。但是，这段音乐还是能听出来旋律的，因为有足够多的光子成功穿越了屏障，而且都是即时穿越的。实验结果是，这些音乐信号的传送在时间上提前了，它们到达播放器的时间比正常情况下要早。实验就是这样，但是对于实验的真正意义，不同的物理学家各执一词。有些物理学家说，尼姆茨只是让波的形状发生了改变，而不是实现了时间的提前，就像短跑运动员伸长胳膊用手碰触终点线而不是身体越过一样。但是尼姆茨和其他一些物理学家却坚称，隧穿现象即时发生，他们看到的就是超光速信号。

在隧穿实验中，信息确实以4倍于光速的速度穿过了棱镜间隙，但是原始信号和转化过的信号之间的时间差太小了，无法把信息传送回去。理论上，屏障越大，可利用的时间差也越大。但是屏障越大，可穿越的光子数目也越少。如果时间差足够大，基本上没什么光子可以实现穿越了。

另一个量子现象并不受类似限制的影响，而且和虚构的狄拉克发射机的原理非常相近。这个现象就是量子纠缠，它是指处于纠缠状态的两个或两个以上的粒子可以在任意距离外相互影响。而且，所有证据都显示，这个现象是即时发生的。理论上，对于宇宙中处于纠缠状态的相距甚远的两个粒子，改变其中一个粒子的状态，另一个粒子的状态也会随之改变。

量子纠缠并不能产生狄拉克发射机的“嘟”的现象，但量子纠缠是一种即时交流的形式。理论上，如果把量子纠缠和狭义相对论中的“时间变慢”概念结合起来，并用此方法即时传送信息，我们就有可能把信息再传回过去。正因为如此，在过去的几十年里，每当人们听到量子纠缠这个名词时，他们首先想到的就是利用这个原理建造即时通信器。但是，宇宙好像不太愿意让我们轻易地实现即时通信（或者说，把信息传回过去）。

首先，通信的两端需要有处于纠缠状态的粒子。这是比较容易实现的一个步骤。处于纠缠状态的粒子在实验室中就可以制造出来：用某种特殊方式使原子里的电子受到激发，当它回到基态时会释放出两个光子，这两个光子就是一对处于纠缠状态的粒子。分束器最近几年常被用来制造处于纠缠状态的粒子。它的原理简单来说就是，用倾斜的玻璃板反射大部分光，同时让少量光通过。这个现象的本质就是量子现象。通过不同的分束器，原子中释放出的光子和产生这些光子的原子就成为处于纠缠状态的粒子。

虽然纠缠状态非常容易被破坏，但我们已经可以让处于纠缠状态的粒子分开非常远的距离，比如一个在地球上，另一个在卫星上。我们也能做到让粒子间的纠缠状态维持比较长的时间，甚至长到可以完成长距离的通信。不论处于纠缠状态的粒子是光子还是其他物质，它们都是以正常的速度运动。所以，除非我们制造出超光速的粒子驱动器，否则一个处于纠缠状态的光子在执行即时通信的任务之前，先需要花大约250万年才能到达仙女座星系。

当另一端的粒子就位之后，我们需要做的就是对发射端的粒子进行一系列测量。这样，我们就可以立刻知道另一个粒子的对应状态。比如，如果经过测量，我们发现一个粒子的量子自旋轨迹是“向上”的，那么另一个粒子的量子自旋轨迹就是“向下”的。但是所有试图用这个方法制造出狄拉克发射机的人都要面对一个问题，那就是我们没法强行改变粒子的自旋属性，也就没法进行有效的信息传递。粒子的自旋属性完全是随机的，我们也许可以用这种方法实现信息的即时传送，但信息的内容却是随机的。

只要利用量子纠缠实现即时通信，都会面临相同的问题：要么信息内容是随机的，要么传递过程需要一些亚光速信息的辅助。比如，我们也许可以把纠缠状态本身作为“信息”，测量发射端粒子和接收端粒子是不是处于纠缠状态。我们可以从两列处于纠缠状态的粒子入手，它们分别位于发射端和接收端。然后我们破坏几个发射端粒子的纠缠态，接收端粒子就会展现出对应的状态。这确实可行，但是我们验证纠缠状态也需要发射端和接收端之间亚光速信息传送的辅助。如果是这样，那么基于量子纠缠的信息传送和传统的无线电传送也没什么区别了。

虽然有各种各样的问题，但这些问题都不能阻止物理学家试图利用量子纠缠实现即时通信。比如，20世纪80年代，物理学家尼克·赫伯特就设计了一个即时通信器，这个仪器好像可以克服之前的所有问题。赫伯特设想把分别位于接收端和发射端的一对纠缠态光子分开处理，发射端的光子会通过两种可能的偏光板，一种偏光板会产生传统的线偏振，另一种偏光板会产生圆偏振，偏振方向随时间改变。

同时，接收端的光子会通过激光增益管产生许多它的副本。这些副本中的一半会通过线性探测器，另一半则会通过环形探测器。从理论上说，接收端的光子分布应该可以由发射端的光子分布决定。然而，量子纠缠的奇特性质又一次让充满希望的科学家们失望了。在前文中我们讨论过一个物理原理——量子不可克隆原理。也就是说，要完全复制一个量子粒子，不可能不对原始的量子位元产生干扰。所以激光增益管不可能完美地制造出和接收端光子一模一样的副本，这也证明了赫伯特的双路探测器方法不可行。

20世纪80年代的赫伯特思想实验是人类最后一次试图构建即时通信系统（虽然很多物理专业的学生会通过各种设计来理解量子纠缠），但2014年的一项新工作再一次勾起了我们的好奇心，那就是我们能否通过克服量子纠缠的不确定性来实现即时通信。

来自奥地利科学院量子光学与量子信息研究所、维也纳量子科学与技术中心以及维也纳大学的科学家们，成功地在不探测来自于某物体的光的情况下传输了该物体的图像（这幅图像是一只猫的轮廓线，为了纪念著名的“薛定谔的猫”）。这个实验用到了处于纠缠状态的光子对，在每对光子中，一个光子的波长处于红光波段，另一个光子的波长处于红外光波段。红外光子打到物体上后，进入水晶介质并干扰第二个处于纠缠状态的红外光子。如果与之前两个红外光子分别处于纠缠状态的两个红光光子此时也相遇，干涉图谱就会显示出原物体的形状，虽然红光光子并没有靠近原物体。

可惜的是，即使这个实验也没能实现即时信息的传送，因为实验的前提是光子要一起通过成像仪，但光子需要先以光速到达目标物体后才能形成图像。毋庸置疑，这个方法确实为实现低强度红外成像提供了一种可能，因为捕捉低强度红外图像的照相机现在并不存在，普通相机只能够捕捉低强度的红光。

虽然奥地利量子理论物理学家安东·蔡林格的格言是“永不说永不”，但现在的所有证据都表明类似狄拉克发射机的即时通信器是不可能实现的。信息交流仍要受到光速的限制，它无疑是现代文明的基础。

现在，我们和其他人的通信都是通过手持设备或者屏幕。但科幻作品告诉我们，这些机器不是必要的。当我们能把设备内置于身体的时候，为什么还要携带它们呢？