时间旅行之可行性报告

2009-04-21 03:59
高中生·天天向上 2009年4期
关键词:中子星光速爱因斯坦

葆 兰

说到旅行,我们就想到乘坐飞机、轮船、火车、汽车或步行、骑自行车,从一个地点到另一个地点,这是理所当然的。想一想,我们可以跳上跳下,走向前又退后,往左拐和往右拐,那么,我们为什么不能奔向未来和回到过去呢?爱因斯坦在相对论中就提出了,时空是四维的。就像三维空间一样,时间也是一个可变的维数。英国理论物理学家保罗·戴维斯深信,时间旅行是可行的,而且我们知道如何去完成它。

2004年8月,美国一家名为“时间旅行基金”的公司声称,目前科学已经证明“时间旅行”在理论上的确可能。假设500年之后(即2504年)时间旅行变为现实,这家公司就可以派生活在那个年代的工作人员返回到500年前(即2004年),把交纳过“时间旅行费”的顾客带到500年后的未来(即2504年)。每名顾客现在只需要交10美元就可以享受这项服务。特别需要提醒的是,客户在填写个人资料时,务必将自己目前的住址填写清楚,以便500年后的“未来人”在穿越时空之后还能够找到自己的客户。

这真是一个令人兴奋又难以置信的消息。

许多人都读过罗伯特·威尔斯在1895年发表的著名小说《时间机器》。爱因斯坦在1905年提出的狭义相对论和1915年提出的广义相对论正好支持了时间旅行。但是由于时间旅行违背了人们的常识,科学家对相对论的认识和思考也还不够深入,科学家们在很长时间里很少关注这个话题。直到近些年来,越来越多的理论物理学家开始关注时间旅行,并把它看作严肃的科学问题。其中也包括了科学界的传奇人物霍金。或许正是由于这个原因,“时间旅行基金”公司才会认为时间之旅离我们的生活不会太遥远了,他们开展业务的契机也已经到来。

去未来?

如果我们的速度足够快的话,或许就可以赶到时间的前面去。当然,这速度仅仅快过百米飞人博尔特是远远不够的,它必须接近光速。

相对论中说,随着速度的增加,时间会放慢脚步。有一个著名的例子来说明这个问题。30岁的双胞胎兄弟里的哥哥以接近光速的速度开始太空之旅,弟弟则留在地球上。哥哥到达10光年外的目的地后返航。当哥哥回到地球上时,弟弟已经要庆祝50岁的生日了,而对哥哥来说,时间才过去了3年,他将发现自己跨入了17年后的未来时光。

所以,如果你能以接近光速的速度不停地绕地球转的话,那么你会比在地球上的你的同学都年轻。有一天你不愿意再做这种无聊的旋转,回到了地球,竟发现他们都已结婚,并有了孩子!

但是,要达到光速这样的速度,谈何容易呢?为了把一个10吨重的负载加速到光速的99.9%,需要巨大的能量。想要进一步接近每秒30万公里的光速的成本就更高了。

伟大的爱因斯坦替我们另外找了一条路。他说,重力会使时间放慢。根据物理学,离地心越近受到的地球引力就越大。也就是说,住在一楼,时间流逝得比住在七楼缓慢。想想吧,如果你父母正要买房子,你可以强烈建议他们考虑一楼,因为那会使人长寿!有人计算过,人在一生中都住在一楼的话,可以多活一微秒,简直太微不足道了!但是,如果你住到一颗中子星上去呢?中子星的质量是如此之大,半径为10公里的中子星的质量就与太阳的质量相当了。假设你的骨骼不会被你自身受到的重力压垮。住在那上面7年,差不多相当于地球上的10年,然后你再回到地球……

一切的前提是,人类首先得造出一艘能承受得住中子星周围,诸如强烈的电磁场这样的恶劣条件的飞船来。

回到过去?

感谢爱因斯坦,他在相对论中同样也为我们去看看父母穿开裆裤时的模样提供了可能。

他的朋友,奥地利数学家库尔特·哥德尔先假设宇宙是旋转的,然后通过计算引力场的方程,提出时间形成了封闭的曲线,这样我们就可以到达过去、现在、未来时光中的任意地方。不过,现在科学家否认了宇宙是旋转的。

那么还有什么招数呢?

如果我们打碎了家里的花瓶又不想挨骂,我们可以马上去新买一个一模一样的,并赶在父母回家之前就把花瓶放到家里。可是我们的时间不多,父母马上就要下班了。于是我们只好抄小路,飞奔而去把一切搞定。是的,要是我们可以找到虫洞——一条连接两处时空的特殊的捷径,我们就可以在瞬间穿梭时空。

爱幻想的美国天文学家卡尔·萨根在1985年写了部科幻小说《接触未来》,说的是在外星人的指导下,人类制造出一台机器,它可以在地球与天琴座α星之间建造一个虫洞。小说被改编成电影,朱迪·福斯特扮演的女主角乘坐飞船穿越虫洞,几分钟后就来到了光要走26年才能到达的天琴座α星。

卡尔·萨根的想象让加州理工学院的理论物理学家基普·索恩兴奋不已。索恩和合作者们最终成功地创建了虫洞的理论模型。但是我们真的可以随心所欲地制造虫洞吗?

假如旅行真的开始了。

不用说,尽管目前一切都还停留在理论探索阶段,时间旅行仍然是激动人心的。人们不由自主地要去思考如果真的能进行时间之旅,又会发生什么呢?

如果我们去到未来,会不会显得很老土?穿得不对。什么都不懂,引起周围人的怀疑,以至于我们只能尴尬地承认自己来自落后的过去。

如果我们回到过去,说自己来自未来,会不会被关进疯人院?

有人认为,或许目前已经有时间旅行家光顾我们。只是我们没有意识到罢了。

也有人说,到过去去旅行的人将再也回不来了。因为过去的人们无法在时间中旅行。

巨大的能源需求问题怎么办?太空中有取之不尽的能源,但是该拿什么容器来盛下这些能量呢?

又有谁知道经过虫洞时会发生什么事呢?你也许什么都不记得了,患了失忆症?

甚至有人猜测。时间旅行者会经历一种转变。变成一种电磁幽灵,使其不会干扰历史。

天哪,一切看上去都很疯狂!

令人头疼的问题之一是,如果一名旅行者回到了过去,杀死了当时还是个小女孩的自己的母亲,这样一来,他就无法出生也无法完成这个谋杀了。这个矛盾让因果关系陷入了混乱。

时间旅行问题专家大卫·多伊奇根据量子物理学的一些定律,指出如果时间旅行者干预了历史,宇宙就会分成两个或更多的分支,那个被杀死的母亲就会到另一个平行的宇宙里。而不会进入到弑母者归属的那个宇宙中,一切也就如常了。天才理论物理学家斯蒂芬·霍金则提出了“时序保护臆测”,认为自然界总会找到一个阻止人们到过去的时光中去旅行的办法。

好了,所有的问题都得假以时日,有待现在的科学家和以后的科学家——我们的读者们来解答了。如同人类曾经希望像鸟一样飞,我们愿意相信,总有一天人类能够进行时间旅行,我们也愿意付出努力,让那激动人心的一天早点到来。

摘自互联网,本刊责任编校陈菁菁

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