穿越时光隧道的新设想

周兴华

“时光一去不复返，往事只能回味。”正像一首怀旧歌曲中所唱的那样，时间是单向流动的，人类只是时间长河中的一叶小舟，只能随波逐流。假如能在时光隧道中任意穿梭，那无疑对每个人都具有极大的诱惑力。爱因斯坦的相对论揭示出，当你以99995％的光速前往500光年之外的某颗恒星旅行后返回时，地球已过了1000年，而你只不过长了10岁而已。假如进一步设想，你的旅行速度超过了光速，那么时光将倒流，你将越来越年轻，最终回到母亲的子宫中。显然这是无比荒诞的。爱因斯坦指出，当一个物体的速度愈接近于光速，则其质量愈大，这样用于推进的能量必须加大才行，如果该物体的速度达到光速，则推进的能量将需无穷大，因此光速是可望而不可即的，也即我们不可能超过光速。

物理学的原理还允许时间之旅存在吗?至少在原子内部是允许的。正电子可被看成是在时间上倒走的电子。正电子与电子碰撞后湮灭的过程，我们可以看成是一个单一的电子在时间轨道上以N状做曲折移动——与时间方向一致时是负电子，与时间方向相反时是正电子，再折回来又是负电子。但在宏观世界中要这样做几乎是渺茫的。爱因斯坦的广义相对论指出，空间和时间是弯曲的，在靠近质量巨大的物体时曲率更大。如果一个物体的质量大到使时空的曲率几乎无穷大时，就会产生一个直接连接遥远空间的时空隧道。物理学家称这种隧道为“虫眼”，就好比虫子从表面弯曲的苹果的一侧直接打向另一侧的洞。

1988年，加利福尼亚理工大学的物理学家基普·桑和他的几个同事建议人类通过这样的“虫眼”回到过去。具体做法是：保持“虫眼”一端固定，以准光速在空间移动它的另一端，然后从移动的一端跳进去。就像在太空航行的宇航员一样，这一端老化缓慢，所以它与固定一端的较早时代相通。当你从固定一端跳出时，会发现自己已经回到过去。

虫眼理论有个很难解决的问题：虫眼的开口属于微观世界，而且几乎总是在产生的同时即关闭。迄今所知能阻止它们关闭的惟一方法是使用反密度物质。通俗来说，反密度物质是一种比原重量还轻的物质。这听起来简直匪夷所思，但早在1948年，荷兰物理学家亨德里克·卡斯密尔就提出过了。在真空中，将两个导电碟子紧密叠放在一起就会产生一个反密度区，并对两个碟子产生向内的压力。他预测的这种力量已在实验中得到了证实。据此，基普·桑及他的同事们提议建造一个周长为960千米的虫眼隧道，产生反密度区的两个碟子之间的距离仅400个质子直径。进行时间旅行的人则要在碟子中找到入口，穿越虫眼。但能使时空扭曲的巨大质量的物体怎么办?它至少应是太阳质量的2亿倍，恐怕只有将来的超级文明才能进行这么庞大的工程。

1991年，科学家发现利用宇宙线也可以进行时光穿梭。宇宙线是具有数百万年时间的能量线，只存在于粒子物理学的原理中，还没有被真正地观察到。如能找到一个巨大的宇宙线绕成的环，想办法使它像橡皮筋一样快速收缩，一个宇宙线时间机器就做成了。线上致密的能量能使时空极度弯曲，如果驾驶宇宙飞船在线环两侧穿行，同时线环的两侧以准光速来回切换，你就能飞过去。但问题是，让时光倒流1年就要求宇宙线环上有一个星团的质量和能量，这从何而来?更糟的是，收缩的宇宙线很可能生成旋转着的黑洞，把可以进行时光穿梭的地方都吸进去，那样你还未出发就肯定已被极大的空间扭曲撕裂了。

就算你已排除了万难，但这两种时间机器的物理特性也决定了你不可能回到比制造机器时更久远的年代，即你不可能遇见你的祖先。不过，若现在制造出一个时间机器，那你的后代却有可能遇见并杀死你，以改变他们的过去。

那么，未来人类能否在时光隧道中任意穿行?去将来的时间也许可能，而要回到过去却很可能不行，因为这种旅行劳民伤财，险象环生，还要看量子作用是否会让你一去不复返。通过时间旅行的设想，我们可以了解一些物理学的边界知识，从而进一步加深对宇宙的认识。