探秘时间与空间

文|余姚市实验学校学生 蔡 炀

探秘时间与空间

文|余姚市实验学校学生 蔡 炀

如果一个人真的“返回过去”，并且在其外祖母怀他母亲之前就杀死了自己的外祖母，那么这个跨时间旅行者本人还会不会存在呢？

“宇宙从何处来，又往何处去？时间究竟有没有尽头？”这是一位坐在轮椅上的大科学家向世界提出的问题。斯蒂文·霍金，这位当今世上毋庸置疑的物理界最高权威人士，一生最关心的莫过于两件事，这也是我们平日里提得最多的两件事——时间与空间。

记得小时候有一部热播的日本动漫叫作《哆啦A梦》，剧中的主人公大雄有一只来自22世纪的机器猫。每当大雄遇到困难时，机器猫总会拿出各式各样的道具来帮助他，尤其是那台时光机，最让我们小朋友羡慕。有了它，我们就可以让时间倒流，轻松地在各个时空之间穿梭，太刺激了。那种感觉在我幼小的脑袋里留下了深刻的印象，也引起了我的思考，时间与空间究竟是怎么一回事呢？

时间与空间有着相当严格的定义。时间是人类用以描述物质运动过程或事件发生过程的一个参数，确定时间，是靠不受外界影响的物质周期变化的规律，例如月球绕地球转动周期，地球绕太阳转动周期，地球自转周期，原子震荡周期等。而空间是具体事物的组成部分，是具体事物具有的一般规定。眼睛可以看到、手可以触到的具体事物，都是处在一定空间位置中的具体事物，都具有空间的具体规定，没有空间规定的具体事物是不存在的。

爱因斯坦说，时间和空间是人们认知的一种错觉。他在相对论中作出了较为完整的解释。不管怎么说，几千年来，人们所熟知的时间与空间是较为严密的，但正如古人命名一种全新的事物一样，我们对于如此抽象的概念光有理论上的认知是远远不够的。

1973年5月10日，美国密西根《迪博报》刊出一条消息：一天深夜，有个名叫劳拉的女士下班后步行回家，她抬头看看月亮，心中想起了登月的宇航员。当她的视线再回到地上时，只见周围的环境都不是她熟悉的了。“连人行道铺着的地面都不见了。”劳拉说，“我走上了一条砖铺的小路。”她闻到了杜鹃的香味。向前走，她看到了一个花园，里面坐着一男一女，都穿着“老式的衣服”，在凳子上交谈着。她想让他们知道她的存在，这时，一只狗从树丛中窜出来，狂吠不停。那个男人抬头看看，又叫狗安静下来。劳拉这才知道他们看不见她，而她却能闻到花香。正当她再回头的时候，身边又回到了原有的环境。在这之后，她再也没有遇到那晚的场景，没有人可以解释这件事，或许是劳拉短暂地越过了时间或空间？

在我们大多数人看来，时间就是时间，用小学老师的话来说就是时间老公公对谁都是公平的。可是，偶尔也会有像劳拉一样的人，跨越时间，进入另一个地方或另一维空间，如果我们认同这类事情的发生确如所说的那样，我们所持的常理就被完全推翻了。持怀疑论的人通常会不假思索地说，所有这类事全是胡说、幻觉、误解或是愚昧无知，说其中没有一件是不能用自然科学来解释的。另一些人则没那么肯定，他们宣称，许多事例经过仔细研究，找不出任何合理的解释。他们猜想这些可能是由于一些未经证实但可以想象的原因所致——例如，时间和空间偶尔会有裂缝，人或物可能从这种缝隙中穿过去。

这就联系到了机器猫的时光机上。那么，时空旅行真的可以实现吗？早在20世纪，伟大的科学先驱爱因斯坦就深刻地思考过这个问题。他为自己开辟了探究时间与空间之谜的新途径。他的研究成果就是那部幼儿园小朋友都听说过，但连博士生导师都很难理解的《相对论》。对于时空旅行，他用假想加理论依据告诉世人一个否定的答案。爱因斯坦坚称：光，是自然界中的绝对速度，宇宙中没有任何东西能比光快。于是狭义相对论中给出了这样的推断：如果一个人或任何其他物体能够以接近光的速度旅行，那么时间就会膨胀。换句话说，时间就会慢下来。当我们的速度与光速相等时，时间几乎停止了。也就是说，要想进行时间旅行，就必须超过光速，显然，在爱因斯坦的字典里这是不可能的。

那么，时空旅行就不可能了吗？科学的脚步是不会那么轻易停下的，这才有了宇宙虫洞，包括霍金在内的一大批科学家都支持这一观点。但到目前为止，宇宙虫洞仅仅存在于科学小说和数学方程式里，没有人可以真正证明，更没有人能找出来。而且宇宙虫洞不是人们最终想要的时间机器，它只容许回到过去。不管怎么说，时间旅行的具体方法在当今科学水平之下是根本无法实现的。

其实，仔细想一想，我们会发现，假设存在时间旅行，那么我们的世界会变成什么样子呢？这里有一个很著名的外祖母悖论。如果一个人真的“返回过去”，并且在其外祖母怀他母亲之前就杀死了自己的外祖母，那么这个跨时间旅行者本人还会不会存在呢？这个问题很明显，如果没有你的外祖母就没有你的母亲，如果没有你的母亲也就没有你，如果没有你，你怎么“返回过去”，并且在你外祖母怀你母亲之前就杀死了自己的外祖母？物理界有一种解释，称为“平行宇宙”，即世界不止一个，而是有许多平行的世界存在，这个时候“外祖母悖论”就有了看似合理的解释：一个人可以回到过去杀死自己的外祖母，但这将导致世界进入两条不同的轨道，一条中有那个人（即原先的轨道），而另一条中没有那个人。这种解释是相当大胆的，但我们并不能否认这种可能性。可归根结底，以我们现在的认识去了解一个如此虚无缥缈的概念，结果只可能和福尔摩斯面对四签名一样束手无策。但有一点可以肯定，那就是，时间的秘密终有一天会真相大白。

自生命诞生之初，人类便思索着一些宇宙之谜，如世界的创造、时间的本质、人在宇宙中担任的角色……为了了解这个世界，为了满足人类欲将秩序强加于混沌之上的特殊要求，古人创造了神话与传说，把神秘的原始与现状编成了可理解的时间与空间图案。比如印第安人眼中的蜘蛛女的住处，就被称为通往别的时空的门户；希腊神话中的时间之神，无所不能；还有中国的《山海经》中的种种关于时间、空间的记载。在很多人看来，这些都只是封建迷信的表现，但我不这样认为，也许我们伟大的祖先的确有独到的见解，而正是他们的这种想法，才有了后人不懈的追求。

19世纪末，以经典力学、热力学和统计物理学、电磁场理论为主要内容的物理学形成了完整的科学体系，自然界中的各种物理现象几乎无一不能用它们来解释。为了庆祝新世纪的到来，在1900年英国皇家学会的新年庆祝会上，那个著名的物理学家、享有“开尔文勋爵”称号的威廉·汤姆孙自信地宣称：科学的大厦已经基本完成，未来的物理学家只需做一些修补工作就可以了。可在他之后的一个世纪，普朗克提出了量子理论，爱因斯坦写下了相对论，两者几乎将整个科学界重新“洗牌”。既然前人可以如此，我们为什么就不行？我相信，在你我孜孜不倦的探索下，终会有一天，世界尽在我们的掌握之中，时间与空间的难题注定会被解决。