时会发生的事。当一位科学家成功地把自己从一个房间的一头传送到另一头,他的原子和一只偶然进入传送室的苍蝇的原子混到了一起,因此科学家变成了变异的可怖怪物,半人半蝇(一部由杰夫·戈德布拉姆[JeffGoldblum]主演的重拍版本在1986年推出)。
隐形传送随着《星舰迷航》系列的播映首次在流行文化中为人瞩目。《星舰迷航》的缔造者吉恩·罗顿巴里(GeneRoddenberry)把隐形传送引入了这一系列,因为派拉蒙工作室(ParamountStudio)的预算负担不起模拟太空船在遥远星球上起飞和降落所需的昂贵特效。简单地把“企业号”的船员们传送到他们的目的地花费比较低廉。
许多年来,科学家们提出了不知多少对于隐形传送可能存在的反对意见。要隐形传送一个人必须知道一具活体中每一个原子的精确位置,这可能违反了海森堡测不准原理(这一原理陈述了我们无法得知一个电子的确切位置和动量)。《星舰迷航》的制作人顺从批评者们,在传送室里引进了“海森堡补偿器”,就像我们在传送器上加一个小器具就能补偿量子物理定律似的。但正如事实证明的那样,创造这些海森堡补偿器的必须性还远未成熟。早先的批评者和科学家们或许是错了。
根据牛顿的理论,隐形传送无疑是不可能成立的。牛顿的定律建立在物质由微型、坚硬的弹球组成这一观点的基础上。物体不被施加外力就不会移动;物体不会突然消失和在他处重新出现。
但在量子理论中,那恰恰是微粒可以做到的事情。居于绝对统治地位250年的牛顿定律在1925年被推翻,韦纳·海森堡、埃尔文·薛定谔和他们的同事们发展出了量子理论。在分析原子的怪异属性时,物理学家们发现电子像波一样运动,而且它们可以在原子内看似无序的运动中作出量子跃迁(quantumleap)。
与这些量子波联系最密切的人是维也纳出生的物理学家埃尔文·薛定谔,他写下了以他名字命名的著名波动方程,物理学和化学领域中最重要的方程式之一。物理学研究生阶段的全部课程都致力于解答他著名的方程式,物理学图书馆的墙整面都摆满了检验其深远影响的著作。原则上,化学的全部内容可以归纳为对这一方程的解答。
在1905年,爱因斯坦证明光波具备粒子的性质,也就是说,它们可以被描述为名叫光子(photon)的能量包(packetofenergy)。但是到20世纪20年代,薛定谔越来越觉得反过来也是正确的:像电子这样的粒子可以表现出波的行为。这一假想首先由法国物理学家路易·德布罗意(LouisdeBroglie)提出,他因这一推测赢得了诺贝尔奖(在大学,我们向本科生论证这一点。我们在一个阴极射线管——比如通常能在电视机里找到的那些——里面点燃电子。电子穿过一个微小的洞,所以通常你可以看到一个电子撞击电视机屏幕留下的小点,而不是如你以为的那样,当一股波——而非一个点状微粒,穿过一个洞会留下同心的波状环)。
有一天,薛定谔就这一奇特现象作了一个讲座。他受到了一位物理学家同行彼得·德拜(PeterDebye)的挑战,他问薛定谔:如果电子是用波来描述的,那么它们的波动方程是什么?
自从牛顿创造了微积分,物理学家们得以用微分方程描述波,因此薛定谔将德拜的问题——写出微分方程当成一项挑战。那个月薛定谔外出度假,当回来的时候他已经写出了方程。正如在他之前的麦克斯韦采用法拉第的力场,提炼出了光的麦克斯韦方程;薛定谔采用德布罗意的物质波,提炼出了光子的薛定谔方程。
(科学史家们作了些努力,试图搜索出薛定谔发现永久改变现代物理学和化