[轉貼]我們夠穿越時光,回到過去或邁向未來嗎?

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E.T 於 星期四 十月 02, 2003 6:39 pm


資料來源:深圳新聞網
2003年9月11日

一位偉大的科學家利用現在為人所知的技朮設計了這樣一台機器:

它能在宇宙中開辟通向遙遠時光的道路。本文中,他向讀者解釋了

如何在過去與將來的時間旅行中使用這台機器。那么,我們真的能

夠穿越時光,回到過去或邁向未來嗎?

作者/Paola Catapano

編譯/曹金剛



“時間旅行是可行的,而且我們知道如何去完成它。”保羅-戴維

斯(Paul Davies),這位或許是繼斯蒂芬-霍金(Stephen Hawking)

之后最知名的物理學家一邊這樣說,一邊把我們請進他位于悉尼的

辦公室,他目前在澳洲工作和生活。為了與他會面,本刊記者一直

飛到了澳大利亞,因為這位英國科學家已經構想出了世界上第一台

時間機器,并在他最新出版的書中描述了制造這台機器的方法。

時間機器當然還沒有被造出來,因為還有一些尚待解決的技朮和政

治問題。不過這部機器所需的大部分零件已經散布在世界上最先進

的研究實驗室里了。

保羅-戴維斯身著方格襯衫,頭發和胡子梳理得整齊講究,表情堅

定自信,讓人一眼就能看出是個典型的英國人。他在談起時間旅行

就像在談論一個人們僅僅因為懶惰而沒有去充分利用的機會,好像

這台機器已經准備就緒,只等首批“時間旅行家”去駕馭它。

相關理論源自這樣一個觀念:像三維空間一樣,時間是一個可變的

維數。這也是1905年愛因斯坦提出的《相對論》的核心思想,在戴

維斯看來,正因為這樣,我們已經掌握了時間旅行的公式將近一個

世紀。

人們如何才能進行時間旅行呢?

“相對論為我們提供了在未來時光中旅行的兩種方法。一個是以高

速進行運動,由于這種運動而造成的時間扭曲,狹義相對論對此做

出了解釋。如果我們有一艘速度達到光速99.99999%的飛船,就可

以在6個月內進入公元3000年。”這種旅行是相對論的結果,它與

著名的“雙生子佯謬”有關,也是愛因斯坦理論的一個直接結果。

孿生兄弟中的哥哥以接近光速開始其太空旅行,而弟弟留在家里。

哥哥到達10光年以外的目的地之后立即以同樣的速度返航。

對于留在地球上的弟弟來說,時光流逝了20年,也就是哥哥以近光

速旅行所花去的時間。但對于旅行中的哥哥來說,時光流逝的速度

卻要慢得多。事實上,相對論告訴我們,時間會隨著速度的增加而

放慢步伐。對于哥哥來說時間僅僅過去了3年,當他回到地球上時

,就會發現自己已經跨進了17年后的未來時光中。

按照這些理論,人們能夠以非常接近光速的速度旅行,但實際上可

以達到這么高的速度嗎?

在這方面沒有任何禁區,只是一個成本問題。為了把一個10噸重的

負載加速到光速的99.9%,需要使用100億億焦耳,這相當于全人類

几個月的能源生產總量。”

進一步接近每秒30萬公里速度的成本當然會更高。

因此,只要我們擁有必要的資本就可以向未來出發?

“我不排除我們能做到這一點,在太空中有取之不盡用之不竭的能

源,只要我們去開發它們。這實際上成了一個政治問題:做出對太

空進行必要的技朮研究和開發的決定,以便使人類能夠利用宇宙中

大量的能源。但是還有另外一個問題:以高速系統進行的時間旅行

或許只能進入未來卻沒有辦法回來。事實上,假如我們的超級宇宙

飛船到達了公元3000年后再返航,有可能只會在地球的未來時光中

又跨出了一大步。”

這是因為時間旅行并不取決于運動的方向,而只取決于它的速度。

相對論提供的另一個時間旅行的方法是什么?

“這個方法是愛因斯坦1908年以廣義相對論提出來的,這個理論將

狹義相對論進行擴展,其中包含了重力對時光產生的多種效應。新

理論令人驚訝的結論在于重力會使時間放慢,而我們也可以驗証這

一點,比如地球的重力每300年可以讓鐘表慢1微秒。1976年,物理

學家羅伯特-維索特(Robert Vissot)和馬丁-列文(Martin Levine)

向太空中發射了一枚載有時鐘的火箭,他們觀察到這個時鐘與放置

在地球上同樣的時鐘相比,多獲得了1/10微秒。為了在未來的時光

中旅行,只要利用那些強度遠高于地球重力的引力場,比如中子星

的引力場。中子星是那些在耗盡自身的燃料之后,由于受自身質量

的影響而收縮到只相當于原來體積很小一部分的天體,但它們的總

體質量仍維持在一個很高的水平﹔其中一些中子星僅比地球上的一

座城市大一點兒,但其質量卻超過了太陽。它們自身強大的重力使

其原子變成了一堆中子,這種重力作用會產生比地球重力影響要明

顯得多的時間扭曲:中子星上的7年相當于地球上的10年,因此,

只要讓我們的飛船到達這樣一顆中子星上(比如位于巨蟹星云中的

那一顆)就會在未來的時光中邁出一大步。但問題是我們如何能造

出一艘能抵抗中子星附近極其惡劣條件的飛船來。在這種情況下,

我們同樣也無法從未來時光中返航。”

假如我們想進入過去的時光中呢?

“相對論也允許在過去的時光中旅行。對于廣義相對論來說,時空

可以被彎曲到與其自身聯接的地步,因此可以在時間和空間中創造

‘封閉曲線’。

第一個勾划出封閉時間曲線的人是愛因斯坦的一個朋友、奧地利數

學家庫爾特﹒戈德爾(Kurt Goedel)。他在解算相對論中關于引力場

的方程式時,發現在空間中可以找到一條通向旋轉著的宇宙的螺旋

體軌道。不過他解出的方程式答案需要假定宇宙處于旋轉狀態,而

今天人們卻認為宇宙并不旋轉。但他的功勞在于証明了相對論并不

排除物質的一個粒子,從理論上也包括人類,可以到達過去的時光

以及從將來的時光中返回。”

事實上,戈德爾寫道:“乘座一艘飛船沿著一條足夠寬廣的航線往

返旅行,我們可以到達過去、現在以及未來時光中的任一個地區并

返回。”在看完朋友解方程式的結果后,愛因斯坦也承認,在構思

廣義相對論的過程中,這種時空中存在可讓人回到過去的封閉曲線

的可能性曾折磨了他很久。

但是戈德爾的想法建立在一個錯誤的前提上,即宇宙是旋轉的。這

樣的話,我們又該如何進入到過去的時光中呢?

“戈德爾提出的旋轉說法并不是我們拜訪祖先的惟一手段。最新的

理論當中就有‘虫洞’說(wormhole),這是給黑洞起名的美國天文

物理學家約翰﹒維勒(John Wheeler)提出來的。虫洞是空間結構中

的一條捷徑,它可以在光到達之前將兩個非常遙遠的點聯接起來,

因此這也是通過一條捷徑進入過去時光的一個方法。”

光速實際上是一個無法逾越的極限,任何物體,甚至包括信息也無

法以更快的速度運動。所以,如果我們能夠搶先在出發地的信息到

來之前到達某個地方,那我們就可以說完成了一個進入過去時光的

旅行,這是因為我們剛到目的地不久,我們的過去就會追上我們,

或者更精確地說,是我們出發時那個時刻的信息追上了我們。可是

如果信息是以光速旅行,我們又能如何在它之前到達某個地點呢?

我們走一條光不認識的捷徑,走更短的路。這就是虫洞的含義所在

:它是聯結宇宙中兩點的、光無法通行的捷徑。但是人們能隨心所

欲地制造虫洞嗎?

從科學幻想到科學

在由美國天文物理學家卡爾﹒薩根(Carl Sagan)于上世紀80年代創

作的小說《接觸未來》(Contact)中,一組科學們收到了一個來自外

星人更先進文明的無線電信息,這個信息包含的內容指導人類制造

一台機器,它可在地球與相距26光年的天琴座α星之間建立一個虫

洞。這部小說后來被改編為同名電影,由朱迪-福斯特(Judy Foster)

擔任主角。

在電影中,女主人公登上了一艘飛船,它被一個類似巨型離心機的

渦輪吞沒,然后飛船飛速穿過一條隧道,在几分鐘內就來到了天琴

座α星所處的銀河系中心。在小說中,薩根并沒有進一步描述制造

那樣一條時光隧道的細節,為此他請教自己的朋友、加州理工學院

的理論物理學家基普﹒索恩(Kip Thorne),自己在小說中關于利用

虫洞作為穿越時空捷徑的幻想是否有理論依據。在薩根科學幻想的

激勵之下,索恩及其合作者們開始研究這種可聯接兩個遙遠時空區

域的虫洞的功能細節。最后他們成功地創建了虫洞的理論模型,這

些虫洞保持開放的時間,足以讓“時光飛船”穿越它們而又不會讓

其內部巨大的重力將飛船摧毀。

需要某種能抵抗重力、保持虫洞暢通的東西。索恩的解決辦法就是

反重力,反重力物質(廣義相對論實際上對此也有過論述)可以讓虫

洞保持暢通。索恩及其同事們創建的模型與眾所周知的物理學理論

沒有任何對立之處,這項探索還引發了大量延續至今的研究。

在這些研究中就包括保羅﹒戴維斯的構思,他想制造一台能在實驗

室里創造虫洞的機器,它們是進行時間旅行所必需的通道。

時間旅行的悖論

可在過去的時光中旅行的可能性引發了一些真正的、令人著迷的、

從表面上看又無法解決的矛盾。最簡單的就是:一名時間旅行者回

到了過去,殺死了當時還是個女孩的親生母親,可這樣一來,他卻

無法出生也就無法完成這個謀殺了。這些矛盾讓因果關系概念陷入

困境,建立在因果邏輯關系上的科學也同樣難以立足。斯蒂芬﹒霍

金以他的“時序保護臆測”給這個問題划上了一個句號:自然界總

會找到一個阻止人們到過去的時光中去旅行的辦法。

保羅﹒戴維斯則相信隨后的事件可以影響先前的事件,但前提是只

有那些沒有因果關系的事件之間才能形成一些閉合的時間線。比如

,一位富豪的財富來自于1個世紀前幫助過他曾祖母的施恩者,他

乘時光飛船到過去的時光中去尋找這位好心人,在見到曾祖母之后

他向對方說明自己是個時間旅行者,為使對方相信,他給曾祖母看

了一張他從未來時光帶來的報紙,曾祖母看到了報紙上面的股票價

格后開始投資股市并因此而給后代帶來巨大財富,富商終于明白自

己就是那位施恩者。這個例子對于戴維斯來說并不是一個問題,但

弒母的那位時間旅行者帶來的難題就無法解決了,任何人都不可能

殺死自己的先輩。時間旅行問題專家大衛﹒多伊奇(David Deutsch)

則用量子物量學的一些定律來解答這些矛盾。在亞原子世界里,量

子的不確定性占主導地位:一個電子撞擊一個質子既可能轉向左邊

也可能轉向右邊,其間并無規律可循。在一些物理學家看來,這種

不確定性造成了宇宙的多重性,每次一個電子轉向右邊的時候就和

一個轉向左邊的電子形成一個新的宇宙。在多伊奇看來,前述的矛

盾可以同樣的方式來解決:如果時間旅行者干預了歷史,宇宙就會

分成兩個或更多的分支,那個被殺死的母親就會到另一個平行的宇

宙里,而不會進入到弒母者歸屬的那個宇宙中。

(來源:科學世界雜志) 編輯:唐政棟
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E.T

 
文章: 1486
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來自: 香港

Herbie 於 星期日 十月 05, 2003 1:22 pm


那就是4次元空間→也就是時間的空間
0次元是點的空間
1次元是線的空間
2次元是面的空間
3次元是立體的空間
而4次元就是愛因斯坦的狹義相對論理所說的
它也證明了乙太不存在喔^^
意指光束在真空中不變之道理
流星~~流星~~雖然倏的而逝,但是他發出的光芒可是閃閃耀人、令人驚嘆!

IChO要再2005年時在台灣舉行喔

我們台灣奧運加油!

Herbie

 
文章: 841
註冊時間: 2003-01-16
來自: 港都-打狗

E.T 於 星期日 十月 05, 2003 2:37 pm


Herbie 寫到:那就是4次元空間→也就是時間的空間
0次元是點的空間
1次元是線的空間
2次元是面的空間
3次元是立體的空間
而4次元就是愛因斯坦的狹義相對論理所說的
它也證明了乙太不存在喔^^
意指光束在真空中不變之道理


yes ... you are right ...
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E.T

 
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墨炎 於 星期日 十月 05, 2003 8:37 pm


WILL應該是愛因斯坦IS RIGHTㄅ
吹羽緩落夢亦碎

 碎夢紛飛人憔悴 

  風起羽揚翔九天
  
   心動人醒半夢間

墨炎

 
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來自: ☆時空洪流★






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