量子糾纏？量子穿隧？盤點那些在電影裡的量子概念——《我們的生活比你想的還物理》

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NEWS｜近年來，「量子」成為科技領域最新的關鍵詞或流行語，量子科幻電影也不遑多讓，例如《蟻人與黃蜂女》、《復仇者聯盟 4》描述的世界和科技想像，皆連結量子的概念。

雖然科幻片吸引人的主因可能不在科學本身，或其採用的科學理論並不見得完全依循嚴謹的科學研究，例如時間旅行、超能力等。但不可否認那些關於科技的想像，已讓觀眾深深著迷，並啟發無限的想像力，而且說不定多年後，可能實現電影的情節。

熱門的量子科幻電影

經典的量子科幻片多，而且無法用古典物理學解釋裡面的部分元素，例如 1966 年《星艦爭霸戰》（Star Trek），描述艦長寇克與艦員，在 23 世紀的星際冒險故事，其後又衍生動畫影集和電影。

《星際爭霸戰》中，最引人注目的創意之一是傳送器，這是電影裡一種常見的近距離旅行的方式，能將人體或物質分解為量子，並將量子傳送到終點後重新組合。雖然只有在科幻片或魔術表演中可以看到傳送器現象，但傳送的概念與現在的量子遠端傳輸，其實有些異曲同工，只是量子傳輸只能傳送與複製訊息，而非物體本身。其他如 1985 年的《回到未來》系列影片也可說是跨時空傳送的想像。

2020 年上映， 英國與美國合拍的科幻動作片《天能》（Tenet），則是一部融入幾個科學幻想元素的電影。這部電影是大導演諾蘭（Christopher Nolan）的創新燒腦名作，如果沒有一點科學知識，很難一回就看懂整部電影的故事情節。

這部影片不僅在網路聲量高，引發熱烈討論，其中隱含的各種劇情，除了科幻片中常見的祖父悖論外，天能不斷地在多重宇宙間往復穿梭，此想法是基於多個量子位元的高維次，在空間中不斷往復式的操作。劇情複雜的程度，甚至連劇中演員也常不知到底在拍什麼，一直到電影剪接完畢才初步了解。

量子力學另一個重要的概念是量子糾纏。1990 年的《第六感生死戀》（Ghost）敘述一位被殺的男子，死後心有不甘而化為鬼魂， 與女友心電感應，並將謀殺他的幕後兇手繩之於法；2014 年上映、曾經在臺灣取景的法國科幻動作片《露西》（Lucy），主角露西是一個 25 歲的美國女子，居住於臺北市，她意外吸取抑制藥品後，大腦功能快速進化，可以產生心電感應及念力，甚至具有讀心術，可讀取他人記憶。

其他科幻片中也常用心電感應，例如《星際爭霸戰》中瓦肯人特有的心電感應能力，能透過觸摸他人臉部達成心靈相通，分享對方的意識、經驗、記憶及知識。心電感應是指不借助任何已知工具，而能將訊息傳遞給遠方另一個人的現象或能力，常被稱為第六感，至今尚無法以科學證實這種超級本能。

有些人喜歡把量子糾纏與心電感應連結在一起，主要是量子糾纏有遠距離的影響，而且一旦量子測量後，就出現相互影響，這些與心電感應的一些基本要素有些相似。然而，量子糾纏是嚴謹的科學，是可以控制而且可以重現的科學現象，這又與心電感應截然不同。

不過科幻影片喜歡呈現這種特殊能力，對這類科幻情節的喜好，也反映人類期待的未來世界的輪廓。近期臺灣的導演也有拍攝量子科幻影劇的計畫，例如周美玲導演的《Q18》作品，就將量子疊加、量子糾纏、量子量測，甚至量子不可複製性都融入劇情中。

量子穿隧效應

另一部很有意思的電影，是2018 年上映的《蟻人與黃蜂女》。劇情中，主角「鬼女」愛娃在一場意外後，身體出現量子的變化狀態，竟然可以穿過各種物體！ 

編劇以身體已成量子狀態，合理化愛娃可穿過任何物體，這是發揮科幻的想像力。但依據量子物理的「波粒二象性」，這其實不可能發生，因為以人類的尺寸的物質波，是無法在巨觀體系中被觀測到。為何這樣說？主要是物質波不是電磁波，也不是光速傳遞， 物質波是一種機率分布的概念。

若以一顆棒球而言，棒球快速飛行時，對量子世界而言，其質量太大，造成物質波的波長極短，一般的世界無法察覺波的特性，人的身體也是如此。然而，如果能把一個人分成無數個微粒原子，然後再讓這些原子同時發生量子穿隧效應，當原子穿牆過後，再重新把這些原子組合成人，用這種方式或許可以完成人體穿牆術。只是這些論述已經超越現在科學知識的理解。但在科幻片中，穿牆術的想像仍是觀眾的最愛。

如前面章節所說，量子是一種近代物理的概念，不是像棒球、乒乓球或電子、質子的粒子，它是用來描述電子或光子的能量特性。一個物理量如果存在最小且不可分割的基本單位，則這個物理量具有最小單元的整數倍關係，稱為量子化，並把最小單位稱為量子。

電子等微觀物質，有時會穿透原本理應無法穿透的障礙物。把障礙物想像成一道牆壁的話，電子應該像棒球一樣被牆壁反彈，可是在微觀世界，電子具有「波」的特性，可穿越牆壁這個障礙物， 以電子波的形式通過牆壁，這就是量子穿隧效應，而且不是只有電子才有這種鬼魅幽靈的穿隧能力。但質量愈大的物體，愈不容易發生穿隧效應，所以人類的身體或一顆籃球，雖然穿透牆壁的機率不是零，但與零相去不遠。至於質量極小的基本粒子，穿透牆壁的量子穿隧效應就大得驚人。

——本文摘自《我們的生活比你想的還物理》，2022 年 11 月，商周出版，未經同意請勿轉載。