“智子”理论上能被造出来吗？

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。

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，一个粒子的位置和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，你并不知道也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