纵观人类历史,每一场军事革命往往都发轫于科技革命。以蒸汽机为起点的能量转化控制技术的出现,引发了人类战争形态从人力对抗向机器对抗的转变,进而进入机械化战争时代;以计算机和通信技术为代表的信息技术的发展,引发了人类战争形态从能量毁伤向精准杀伤的转变,进而进入信息化战争时代。在量子理论提出百年后的今天,虽然其应用技术尚处在研究实验阶段,但对人类未来影响的广泛性和深刻性将是此前任何一项技术都无法比拟的,这也必然会触发下一场军事革命,而这场革命的结果将颠覆我们以往对战争的全部认知。
量子武器在未来作战中的设想
量子力学是描写微观物质的一种物理学理论,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱。量子理论应用于武器装备,就会产生量子武器。以往战争中的武器对抗主要是摧毁作战目标的物体结构(机械杀伤),最大程度也仅限于破坏作战对象的分子结构(核辐射)。然而,量子武器可以直接作用于亚原子微观物质,在原子层面上消灭和摧毁作战对象,使对手真正地灰飞烟灭。
量子武器和反量子武器的研究始于第二次世界大战末期的德国。目前,人们推测未来可能出现的量子武器主要有四种。一是反物质炮。因为物质是由分子和原子构成,原子是由带负电的电子和带正电的原子核组成,如果由带正电的电子与带负电的原子核组成原子,那么就是反原子,进而可组成反物质。当反物质与正物质接触时,会产生湮灭效应,同时释放出巨大能量,也就是说会爆炸。现在许多科学家都认为反物质武器将是继核武器之后的又一种毁灭性武器。二是重力波炮。它实际上是一种量子定向能武器,其原理同样是量子凝缩。在宇宙中定向发射的高能重力波可以很容易产生扩散性杀伤的效果。三是重力场发生器。其实质是人造黑洞,只要碰上就片刻之间化为乌有。四是反量子武器。反量子武器是个量子防护罩,理论上可以抵抗所有物理攻击。
量子信息技术将成为军事技术博弈的焦点
量子信息是指以量子力学基本原理为基础,通过量子系统的各种相干特性,如量子并行、量子纠缠和量子不可克隆等,进行计算、编码和信息传输的全新信息方式。根据摩尔定律,每18个月计算机微处理器的速度就增长一倍,其中单位面积(或体积)上集成的元件数目会相应地增加。可以预见,在不久的将来,芯片元件就会达到它能以经典方式工作的极限尺度。量子信息的研究为突破芯片极限提供新概念、新思路和新途径。
今天,我们正处在信息化时代,信息成为影响战争胜负的主导要素,制信息权也成为继制陆权、制海权、制空权之后战场上的制高点。获取信息优势的关键在于掌握先进于对手的相关信息技术。随着信息技术的飞速发展,基于经典电磁理论的传统信息技术发展已现乏力之态,未来能够引领人类真正进入新一轮信息化时代的必定是建立在量子理论之上的量子信息技术。对于战争而言,谁能把握明天,谁就能取胜于明天。代表未来发展方向的量子信息技术,必将成为军事技术博弈的焦点。
目前,量子信息技术主要包括量子计算、量子密码和量子通信三类。量子计算是一种依照量子力学理论进行的新型计算,它利用量子的重叠与牵连原理而产生巨大计算能力。量子纠缠使分处两地的两个量子比特能共享量子态,创造出超叠加效应,即“每增加一个量子比特,运算性能就翻一倍”。量子计算所产生的直接作用就是使传统密码体系不堪一击。量子密码是基于单个光子的应用和它们固有的量子属性开发的不可破解的密码系统。与传统的基于数学的密码体系不同,量子密码利用物理学原理保护信息,它采用量子态作为信息载体,利用量子的不确定性经由量子通道在合法的用户之间传送密钥,使任何在信道上的窃听行为不可能对通信本身产生影响,从而导致窃听失败,以保证信道的安全。
另一项被人们所关注且充满科幻色彩的技术便是量子通信。根据量子理论,在微观世界里,有共同来源的两个微观粒子之间存在着纠缠关系,不管它们距离多远,只要一个粒子状态发生变化,就能立即使另一个粒子状态发生相应变化。量子通信正是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信方式。量子通信技术在军事应用方面有着广阔前景,量子隐形通信系统将建立在各类作战指挥控制体系之间和各种侦察预警系统、主要作战平台以及量子微空间武器系统之中,构建出量子信息化战场的通信网络,以其超大信道容量、超高通信速率等特性,在未来的信息化战争中扮演无可替代的角色。
量子生物开辟未来战争新空间
战争是一种集体和有组织的互相使用暴力的行为。无论战争的形态和方式如何变化,最终的作用对象都是人本身。从理论上讲,人有三种存在形式,即物理存在、生理存在和心理存在。中国古人虽然早在两千多年前就有“攻心为上、攻城为下”、“不战而屈人之兵”等军事格言,但由于缺乏科学技术支撑,在以往的战争中,作战双方的对抗主要围绕消灭人的物理存在而展开,对人的生理存在和心理存在的影响也仅限于物理打击的附带作用。未来量子生物学的发展将彻底改变这一局面,它将为我们剖析生命的起源,揭示意志、思维、智慧甚至灵魂的本质,从根本上破解一切生物奥秘,进而产生能够直接作用于人的生理存在和心理存在的方法和技术,这也必将为未来战争开辟新的作战空间。
量子生物学是运用量子力学的理论、概念和方法研究生命物质和生命过程的一门学科,又称量子生物物理学。1930年,物理学家P.约尔丹提出了遗传物质是一种有机分子,遗传性状以“密码”形式通过染色体而传递等设想。这些设想由于J.D.沃森与F.H.C.克里克提出脱氧核糖核酸双螺旋结构模型而得到极大的发展,从而奠定了分子生物学的基础。因此,量子生物学是分子生物学深入发展的必然趋势,是量子力学与分子生物学发展到一定阶段之后相互结合的产物。
未来量子生物技术应用于军事领域主要分为两个方面。一是以基因控制为核心的量子生物技术,应用于军事可产生直接作用于人类生理结构、控制人类生命体征的武器和手段,如超级细菌武器、基因变异与进化、物种和人种改造、超自然进化和超生态生物等。二是以精神控制为核心的量子生物技术,应用于军事可产生直接作用于人的认知、意识、情绪、思想等精神世界的方法手段,如加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)著名的理论和实验物理学家Matthew Fisher就笃信,人的意识、记忆和思维是量子纠缠的,要用量子理论来解释。可想而知,一旦人类掌握了开启自身精神世界的钥匙,未来战争形态必然会转变为敌我双方对意识进行控制和反控制的较量,而在这场较量中,没有差距,只有胜负。
(作者单位:国防科技大学)
本文为头条号作者发布,不代表今日头条立场。
联系客服