來源：中國新聞網
2007年3月28日
孫燕燕 美國科學家開始著手構造時間機器，我國科學家認為，時間旅行幾乎 無法實現——— “如果你希望知道地球距今一百萬年後的樣子，我可以告訴你方法。 ”哥倫比亞大學物理學家布賴恩·格林說。 近日，“人類能否乘坐時間機器回到過去，或者飛到未來”這一話題 再次成為學界爭論的焦點。 一些美國物理學家向公眾表示，“如同科幻作品描述的那樣穿越時空 回到過去是不可能的。”而美國亞利桑那州立大學的理論物理學家保 羅·戴維斯已經開始著手構想建造世界上第一台時間機器了。 高速運動而造成時間扭曲，是實現到未來時光中旅行的一種方法 製造時間機器的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。 “相對論”為我們提供了到未來時光中旅行的兩種方法。 一個是以高速進行運動，由這種運動而造成時間扭曲。一艘速度達到 光速99.99999%的飛船，就可以在6個月內進入西元3000年。舉個例子 ，如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 裏；哥哥到達10光年以外的目的地之後立即以同樣的速度返航。對於 留在地球上的弟弟來說，時光流逝了20年，這也就是哥哥以近光速旅 行所花去的時間。但是，對於旅行中的哥哥來說，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。 利用“重力會使時間放慢”，為時光旅行提供了另一種可能 “相對論”提供的另一個時光旅行的方法是重力會使時間放慢。 地球的重力每300年可以讓鐘錶慢1微秒。因此，為了能在未來的時光 中旅行，需要利用那些強度遠高於地球重力的引力場，比如中子星的 引力場。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 年相當於地球上的10年。 因此，只要讓我們的飛船到達這樣一顆中子星上就會在未來的時光中 邁出一大步。 “蟲洞”是一條進入過去時光的捷徑 這些都是到未來的方法，那麼如果我們想要回到過去呢？愛因斯坦提 出的“蟲洞”理論就可以解決這個問題。 美國亞利桑那州立大學的理論物理學家保羅·戴維斯說，“蟲洞”是 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，甚至包括資訊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資訊到來之前到達某個地方，那 麼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 發時那個時刻的資訊追上了我們。 可是，如果資訊是以光速旅行，我們又如何能在它之前到達某個地點 呢？走一條光不認識的捷徑，走更短的路。這就是“蟲洞”的含義所 在：它是聯結宇宙中兩點的、光無法通行的捷徑。 正方觀點：時間旅行是可行的 有了理論的支撐，那麼時間旅行能否成為現實呢？ 戴維斯認為，達到光速運行其實只是一個成本問題。因為，如果把一 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 於全人類幾個月的能源生產總量。如果獲得如此多的能源只能去開發 太空的資源。 現在，戴維斯已經開始著手構想建造世界上第一台時間機器了。“時 間旅行是可行的，而且我們知道如何去完成它。”在接受採訪時戴維 斯稱，目前構建時間機器所需要的大部分零件已經存在於世界各個國 家最先進的實驗室裏了。 哥倫比亞大學物理學家布賴恩·格林甚至告訴了人們一個飛往100萬年 以後的方法。他說：先建好一艘太空船，然後以接近光速的高速度開 始飛行。當你在高速飛行的飛船上過了一年返回地球時，走出飛船後 你會發現地球上已經過了100萬年———你已經到了地球上的未來。 反方觀點：時間旅行無法實現 李淼是中國科學技術大學交叉學科理論研究中心教授，中國科學院理 論物理所研究員。多年來，他一直從事著物理學的科普工作。李淼則 告訴記者，大多數科學家都認為，進行時間旅行的理論幾乎都是無法 實現的。 假使進入了未來，我們將無法返航 以高速系統進行的時間旅行或許只能進入未來，卻沒有辦法回到過去 。 事實上，假如我們的時間機器到達了西元3000年後再返航，有可能只 會在地球的未來時光中又跨出了一大步。這是因為時間旅行並不取決 於運動的方向，而只取決於它的速度。以接近光速的速度飛行理論上 當然可以使時間變慢，但是即使再接近光速或者達到光速時間也不會 為負，也就是說我們是不會回到過去的。 重力會使時間放慢的理論也面臨一些問題，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。 時空閉合在已知的物理規律下不會出現 對於廣義相對論來說，時空可以被彎曲到與其自身聯結的地步，因此 可以在時間和空間中創造閉合的軌跡。例如，我們回到了自己出生的 年代，看見自己出生的樣子，這就是時空閉合了。 但是目前的理論認為，有一定的物質就會有一定的時空，時空和物質 有關。產生閉合軌跡時空的物質分佈非常特殊，其中有一部分物質分 佈處於負能量狀態。這樣就破壞了我們已知的能量條件。而我們現在 已知的物理規律是不允許這種現象出現的。 李淼補充說到，“蟲洞”的存在物理學上爭論很少，只是我們的科技 目前還無法達到這個水準。但是他強調，“蟲洞”理論和時間機器理 論是兩個概念。前者是兩個時間中超近路的“橋梁”，而後者則是指 空間上的概念。 延伸閱讀：時間旅行的悖論 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。 最簡單的一個例子：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。 這些矛盾讓因果關係概念陷入困境，建立在因果邏輯關繫上的科學也 同樣難以立足。斯蒂芬·霍金以他的“時序保護臆測”給這個問題劃 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。 時間旅行問題專家大衛·多伊奇則用量子物量學的一些定律來解答這 些矛盾。在亞原子世界裏，量子的不確定性佔主導地位：一個電子撞 擊一個質子既可能轉向左邊也可能轉向右邊，其間並無規律可循。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裏，而不會進入到弒母者歸屬的那個宇宙中。 (來源：北京科技報) |