现可从半空中复制出任何东西的机器

谁不会想要一个可以从半空中复制出任何东西的机器? 这听起来也许只有在科幻片里才会有的东西。最好的例子就是星舰迷航记(Star Trek)里能够复制出任东西的复制器(以下影片),它帮助船员解决过各式各样的问题。

科学家现在也许发现可以做出这复制器的方法。诀窍就在于利用爱因斯坦最有名的公式E=mc2 (物质能量等效定律)。这公式告诉我们物质只是能量的另一种型态,这表是你可以把物质直接转换成纯能量。

能够支持这说法的实验有像能让原子核心在一起的能量,假如你给原子的核心秤重,你会发现他比其他的部位要轻一点,不见的质量被转换成能量让所有的部位可以在一起。物质能量等效定律里的等号很有趣,因为这表示我们可以把纯能量再转变成任何质量。

真空?不空

这怎么可能? 为了要了解这主意我们必须改变我们对真空的看法。一般来说真空是完全空的空间。不过量子力学告诉我们真空里面有很多事情在发生,超微粒子在很短的时间内会出现(10-21秒要少)。

这些例子很快会消失当他与反物质的(反)粒子相撞时。这些粒子叫做虚粒子(virtual particles) 因为它们存在的时间很短,这是Heisenberg的不确定性原理(Uncertainty Principle)的原因。

现在想像把超级强烈的雷射光(纯电磁波能量)送进真空里,假如够强烈的话它可以把虚粒子里的反粒子分开到够远的距离所以它们不会相撞消失。这表示你传送能量到一个空的空间里然后制造了一些有质量的粒子。

这主意只有一个问题,就是你需要在虚粒子与反粒子消灭对方前送够多的能量进去阻止它们(记的只有10-21秒的时间)。这是一件很困难的事,但现在新雷射科技的发展也许可以让我们做到。

现在的雷射可以制造很短时间的脉?雷射光,跟一个电子环绕原子核心一圈的时间差不多短。它也可以射在比人类头?还要小的区域上。这些雷射比英国的电力发电电网还要强大好几万倍,跟比地球上的太阳辐射强烈好几亿倍。

加强能量

欧洲现在正在建造有史以来世界上最强大的雷射Extreme Light Infrastructure 或ELI(极端光照设施)。 几年后这雷射系统可以发出10 PW (10,000,000,000,000,000 瓦)的雷射光。 比目前最强大的雷射光要多10倍。

理论上估计这样的雷射光可以在真空里制造许多粒子,然后证明能量可以被转换成物质。

也许发明出复制一个完整东西的机器还要很久,但我们现在已经跨出第一步,一旦这计画开始实施,每个人家里可以有一个复制器只是时间的问题而已。