[分享]超光速旅行

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E.T 於 星期日 四月 13, 2003 2:12 pm


超光速旅行

建造時間機器 對我們這些物理的信徒而言, 過去、現在和未來只是偏執的錯。

「愛因斯坦」 時間之旅我們能回到過去嗎?

我們能和威爾斯「時光機器」的主角一樣, 轉動一下機器上的指針,就能穿越漫長的歲月,到八○二,七○一年嗎? 或和米高•福克斯一樣,駕駛鈽燃料車回到未來?

時間之旅可能嗎?這個問題引發出很多有趣的問題。

如在凱薩琳•特納(Kathleen Turner) 主演的電影「佩姬蘇要出嫁」(Peggy Sue Got Married) 中, 每個人心中都深藏著回到過去的願望,想改變一些關鍵性的小過失。

佛洛斯特(Robert Frost)的詩作〈未選擇的道路〉(The Road not Taken), 則讓人不禁想到在人生的關鍵時刻,如做出不同的決定,又會有什麼結果。 如果能回到過去,我們就能回到年少時代,消除難堪的往事, 選擇另一位配偶,或找個不同的工作;或改變重大歷史事件的結果, 改變人類的命運。

以電影「超人」(Superman)為例,

大地震幾乎將加州夷為平地,超人的女友被壓在數百噸的碎石下, 讓超人傷心欲絕。看到女友的慘死,悲傷的超人衝入太空, 將不左右人類歷史的諾言拋在腦後。他一直加速,直到超越光速, 攪亂時空的結構。他以光速飛行,迫使時間慢慢停下, 最後讓時間倒流到露絲被壓死之前。 這顯然是不可能的。

雖然時間會隨著你的速度增快而減緩,你卻無法超越光速讓時間倒流,

因為根據狹義相對論,你以光速運動時,質量會變成無限大。

因此大多數科幻小說家描述的超光速旅行,已違反了狹義相對論。

愛因斯坦很清楚時間之旅是不可能的。

就像布勒 (A. H. R. Buller) 在「潘趣酒」(Punch)中的打油詩一樣荒謬:
有個名叫明亮的女孩,她跑得比光速還快。她跑了一天,相對的一天,
結果回到昨晚。 大多數對愛因斯坦方程式一知半解的科學家,
將時間之旅斥為無稽之談,和被外星人綁架的故事一樣離譜。

但事情並非這麼簡單。

為解決這個問題,我們必須拋開不允許時間旅行的狹義相對論,採取允許時間旅行的廣義相對論。

廣義相對論的涵蓋範圍,遠大於狹義相對論。狹義相對論只能解釋以等速遠離恆星的物體,廣義相對論卻能解釋以加速度接近特大質量恆星和黑洞的火箭。

因此廣義相對論能補足狹義相對論部分不完整的結論。
但任何利用愛因斯坦的廣義相對論, 分析時間旅行的數學理論基礎的物理學家,仍找不出明確的答案。 時間之旅的支持者指出,根據愛因斯坦的廣義相對論方程式, 某些形式的時間之旅是可行的。 但他們也承認,將時間扭曲成圓形需要極大的能量,大到足以瓦解愛因斯坦的方程式。

就探討時間之旅的可能性而言,

在物理學的範疇中,量子力學要比愛因斯坦的廣義相對論更適任。

愛因斯坦的相對論說,時空的扭曲是取決於宇宙的質–能量。

時間旅行必須靠極巨大的質能量扭曲時空。

找出足以產生如此巨大能量的質–能結構,其實是可能的。


但足以扭轉時間的質–能結構的密度和能量極大, 大到足以粉碎廣義相對論。量子力學便能彌補相對論的不足之處。愛因斯坦的相對論無法應用於極大的重力場, 因此也無法判斷時間之旅是否可行。這時就只能將希望寄託於量子理論了。 超空間理論正好能在這裡派上用場。

因為在十次元空間中,量子理論和愛因斯坦的重力理論可以被統一。我們希望能藉著超空間理論,一舉解決時間之旅的問題。

正如「蟲洞」和「多次元之窗」提到的,我們在進入最後一章前,必須先闡釋超空間理論的妙用。

現在先介紹時間之旅的爭議,和它所衍生出的有趣問題。

因果的瓦解 科幻小說家常納悶:

如果一個人能回到過去,會發生什麼事?

乍看之下,

很多時間之旅的故事似乎都很合理。但如果時間機器變得和汽車一樣普遍,市面上充斥著數以千萬計的時間機器時,一切會變得多麼混亂?

混亂將席捲天下,讓宇宙分崩離析。無數人將回到過去, 改變自己和他人的過去,並改寫歷史。

有些人甚至會帶槍回到過去,在敵人出生前殺死他的父母。要調查某個時代的人口,也成了不可能的事。

如果時間之旅能夠實現,因果律也將因而崩潰。我們所認識的歷史也將瓦解。

如果有成千上萬人回到過去,改寫歷史上關鍵的大事,

這會造成多大的混亂?

福特戲院(Ford's Theater)突然冒出大批來自未來的觀眾,爭吵著該由誰出面阻止林肯暗殺事件。

在諾曼地登陸的現場,也會擠滿大批拿著照相機捕捉精采畫面的人們。

歷史上的主要戰場,將變得面目全非。

就以西元前三三一年,亞歷山大大帝(Alexander the Great)大敗大流士三世(Darius III)所領導的波斯人的高戈梅拉之役(Battle of Gaugamela)為例。

這場戰役徹底瓦解波斯人的勢力,結束了他們和西方抗衡的局面,讓西方文明得以在之後的一千年中蓬勃發展。

如果有一小群帶著火箭和現代武器的傭兵來到戰場,情勢又將演變成什麼局面。

現代武器只需牛刀小試,就能讓亞力山大的兵士潰不成軍。如此的干預過去,將影響到西方勢力在全球的擴張。

如果時間之旅能實現,所有歷史事件都沒有塵埃落定的一天。歷史書籍永遠無法定稿。一些頑固份子將永不放棄刺殺葛蘭特將軍(Gerneral Ulysses S. Grant)的計劃,或將原子彈的祕密運住一九三0年代的德國。

如果改寫歷史變得和擦黑板一樣容易,這又會如何。

我們的過去將和岸邊的砂子一樣,不停地隨著微風飄零。

每當有人駕駛時間機器回到過去,歷史也將隨著改變。

我們所認識的歷史將成為歷史。歷史將不再存在。

大多數科學家都不喜歡這種可能性。如此一來,不但會讓歷史學家無法了解「歷史」的意義,人們穿梭古今時,也會產生嚴重的矛盾。

宇宙學家霍金(Stephen Hawking)曾將以下的狀況作為「經驗性」證據,以證明時間之旅並不可行。

他相信時間之旅是不可能的,因為「並沒有大批來自未來的觀光客,造訪我們的世界。」

時間的矛盾-- 要了解時間之旅的問題,必須先將各種矛盾分類。

這些矛盾可分為兩大類:

一、在你出生前遇到自己的父母。

二、沒有過去的人。


第一類的時間旅行,對時間結構的破壞最嚴重,因為它能改變既定的事實。

還記得「回到未來」的主角,在過去遇到他正值豆蔻年華的媽媽,

當時她還未和他爸爸墜入情網。他驚訝地發現,他不小心破壞了父母關鍵性的相遇。更糟的是,少女時代的媽媽居然愛上他了!

如果他的無心之過讓父母無法相戀,

他又無法讓媽媽回心轉意愛上爸爸,他將會消失,因為他根本不會誕生。

第二類矛盾是沒有由來的事件。

舉個例子,假設有一個窮困潦倒的科學家,正嘗試在零亂的地下室建造世上第一部時間機器。

一位有錢的老紳士突然憑空出現,送給他一大筆錢,

和建造時間機器所需的複雜方程式和電路圖。發明家後來學到時間之旅的知識,並能預見股市的起落。

他在股市、賽馬和其他投資上大撈一筆。

數十年後,他變成一位富有的老人,並回到過去實現他的命運。

他遇到年輕時代,在地下室工作的自己,告訴年輕的自己時間旅行的祕密,並提供他研發的經費。

問題是:時間旅行的概念究竟源自何處?

海廉的著名短篇故事〈行屍走肉〉(All You Zombies--),也許最能說明第二類時間旅行的矛盾。

一九四五年,一位來路不明的女嬰被棄置在克里夫蘭的一所孤兒院。「珍」在孤獨和落寞中長大,不知道她的親生父母是誰, 直到一九六三年的某日,她莫名奇妙地愛上一位流浪漢。正當珍的際遇開始好轉時, 災禍卻接踵而至。她懷了流浪漢的孩子,流浪漢卻不見蹤影。

在複雜的生產手術中,醫生赫然發現珍有兩套性器官。

為了拯救珍的生命,他們只好為珍進行變性手術,讓「她」變成「他」。最後,一位神祕的陌生人, 從產房中綁走了她的孩子。 經歷了這些打擊,被社會排斥,被命運嘲笑的「他」,變成了一位酒鬼和流浪漢。

珍不但失去了雙親和愛人,連自己的孩子也失去了。到了一九七0年,他走進冷清的「老爹酒吧」, 向一位老酒保說出他悲哀的一生。

酒保答應幫他報復對「她」始亂終棄的陌生人,條件是他必須參加「時間旅行團」。

他們兩人進入時間機器,酒保將流漢浪留在一九六三年。

流浪漢莫名其妙地愛上一位年輕的孤兒,後來讓她懷孕了。 酒保繼續前進九個月,從醫院綁走女嬰, 將女嬰棄置於一九四五年的一所孤兒院。後來酒保將流浪漢帶到一九八五年,成為「時間旅行團」的一員。

流浪漢終於開始過著穩定的生活,成為「時間旅行團」中,一位受人尊敬的老會員。

後來他化身為一位酒保,接下最棘手的任務:和命運的約會,在一九七0年的「老爹酒館」和一位流浪漢碰面。 問題是:誰是珍的父、母、祖父、祖母、兒子、女兒、孫子和孫女?當然了,小女孩、流浪漢和酒保都是同一個人。

這些矛盾足以讓你暈頭轉向,讓你搞不清楚珍的出身。從珍的族譜看來,所有分枝最後都回到原點。 她居然是自己的父母!她就是整個家族。


根據相對論,我們能以一套簡單的方法釐清千頭萬緒的矛盾。
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E.T

 
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來自: 香港




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