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人类能否实现穿越

时间:2014-10-23 作者:未详 点击:
  无论是暑期档大片,还是赚人眼球的科学报道,现代文化中到处都充斥着有关时间穿越的故事。然而,如果你对其中包含的物理知识进行总结和归纳,或许会产生这样的疑问:人类有可能实现时间穿越吗?
  
  为了解答这一问题,我找到了理论物理学家、宇宙学家保罗·戴维斯,他也是《如何建造时光机》一书的作者。
  
  我们都是时空旅行者
  
  “简单地说,穿越到未来不仅有可能实现,而且已经实现了。对此我们一个世纪以前就知道了。”戴维斯说,“大众之所以对此似乎不太了解,是因为时空穿越的时间实在是短得可怜,根本没法进行像电视剧《神秘博士》里那样的冒险旅行。”
  
  要理解这一点,关键是要理解一种被称为“时间膨胀效应”的现象。光速是一种不可超越的宇宙速度极限,运动速度越接近光速,你就会发现时间过得越慢。因此,高速行驶的火车上的钟表指针要比静止状态下的钟表指针走得慢。这其中的区别是肉眼无法察觉的,但是当火车开回车站,两块钟表的指针将相差十亿分之一秒。如果这列火车的行驶速度能达到光速的99。999%,那么这列火车上一年的时间就相当于火车站223年的时光。
  
  但速度并不是影响时间的唯一因素。从相对较小的范围来说,质量也会影响时间。距离庞大物体的中心越近,时间就流逝得越慢。
  
  “宇宙空间中的时间比地球上的时间走得快一点,”戴维斯说,“屋顶上的时间比地下室的时间走得快一点。这个影响是可以测量的。”
  
  将钟表置于在轨卫星上,钟表就会出现时间膨胀效应,这是由于在轨卫星的运行速度快,而且距离地球引力中心较远。
  
  “重力和速度能为你开辟一条穿越未来之路。”戴维斯说道,“所以,原则上说,如果你有充足的资金,你就能够随意在很短的时间里—比如一年、一个月或者更短的时间内—穿越至3000年后。这只是资金和工程的问题。”
  
  未来可行,过去不成?
  
  穿越到未来是爱因斯坦相对论中既定且基本的一个方面,科学家们在实验和应用环境中对此进行过反复验证。但如果是往相反的方向穿越时空,是否可行呢?
  
  “回到过去就完全是另一码事了。”戴维斯解释道,“在我们所知的有关时间本质的理论中,爱因斯坦的理论是最好的。他的理论并没有排除回到过去的可能性,即便在他1915年发表的广义相对论中也没有排除这种可能性。不过,很多科学家对这种可能性深感不安,因为很多著名的悖论都是因此而产生的。”
  
  比如,你可以设想自己穿越到过去,杀死自己的母亲。但如果这样的话,她就不可能把你生下来,那你又怎么能回到过去犯下弑母的罪行呢?
  
  虫洞是时空中的捷径
  
  戴维斯推测,从我们目前对时间本质的理解和所掌握的物理知识来看,回到过去的穿越是不可能实现的。但宇宙中充满了各种难以理解的现象,理论上存在的虫洞便是其中之一。也许虫洞可以帮我们实现通往过去的时空旅行。
  
  “虫洞有点像是相距遥远的两个点之间的通道或者捷径。”戴维斯说道,“举个例子,如果我的宾馆客房里有个虫洞,我从这个洞穿过去后可能不会到达宾夕法尼亚大街,而是跑到了银河系的另一端附近。”
  
  根据科学家们的推论,这种时空上的捷径可以转化为时间机器。
  
  “如果虫洞确实存在,且可以穿越,它就有可能提供一条穿越时空、回到过去的道路,”戴维斯说,“所以这完全取决于是否存在稳定的虫洞,或者是否有某种物理学理论阻碍虫洞的形成。这种物理学理论是指除相对论以外的其他理论,因为从相对论的角度看,虫洞一说是没有问题的。这是个开放式命题。”
  
  世界知名的理论物理学家史蒂芬·霍金曾经提出,发生在量子能级的虫洞能够从理论上为时间穿越提供支撑,但是加州大学圣巴巴拉分校的物理学家安德鲁·克莱德呼吁对这一看法要谨慎对待。
  
  “我是一个实验主义者,物理学说到底也是一门实验科学,”克莱德说道,“任何基于数学、哲学思考或理性思维的预测都需要经过实验的证明。而我的确不知道有哪个实验能证明回到过去的可能性。”
  
  因果关系
  
  克莱德也指出,因果关系的基本原则阻碍了穿越至过去的道路。众所周知,整个宇宙都遵循因果关系的基本原则。
  
  “一件事只有先发生,然后才会有结果。”克莱德说,“据我所知,还没有哪个实验得出过与此不同的结论。我还没有发现有哪个量子力学实验出现过违背因果关系的现象—尽管有许多实验可能会揭示这一现象。”
  
  不过,就像时间膨胀得不够快,看起来不像是穿越到了未来那样,大众也经常忽略“穿越”到过去的一种常见方法。
  
  “从某种意义上来说,天文学家一直都能穿越回过去,但其穿越方式并不会让大多数人感到兴奋,”克莱德说,“当我们测量宇宙微波背景的时候,我们就是在往回追溯到100多亿年以前,这是微波到达我们的观测视野所需花费的时间。”
  
  很多关于时间穿越的问题仍悬而未决。来自未来的时空旅行者是否会出现,来为我们答疑解惑呢?我们只能拭目以待。但如果他们要乘坐虫洞时光机而来,我们必须先为他们建造一台。毕竟,只有一边建成了通道他们还是无法穿越到现在的,对吧?
  
  “理论上说,要建造一个跨越百年的双向虫洞通道,我们需要用100多年的时间,”戴维斯总结道,“所以,我们的子孙无论如何都不可能穿越回来告诉我们,说我们关于往回穿越的想法是错误的。”
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