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时空旅行可能吗

发布时间:2023-11-06 06:11:15 来源:科普时报 字号: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

什么是时间?这似乎是宇宙中最大的谜团。

为什么我们可以在空间前后左右移动,却不能自由地在时间中穿梭,只能被时间一直向前推动?此外,我们也都对自己离开这个世界后,未来会变成什么样子感到好奇。虽然人的生命有限,但我们对于死后的事情却充满了疑问,一直在寻找答案。

科幻小说《亚努斯方程》中描述了一位杰出的数学家,以探索时间旅行为己任,在一次偶然的机会邂逅了一位美丽女性,两人的感情迅速发展。渐渐地,他开始对她的真实身份充满好奇心,并展开积极探索。这位数学家后来发现,她曾经通过整容手术彻底改变了容貌,甚至还做过变性手术。最出人意料的是,这位女性其实是来自未来的时间旅行者。

目前,主流科学界仍然认为,至少在眼下的科技和理论水平下,时间旅行似乎是不可能的,这里有几个主要原因。

阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论告诉我们,时间和空间是紧密联系在一起的。如果一个人以接近光速旅行,时间会过得更慢,因此相对于那些保持静止的人来说,他会显得年轻一些。但这并没有给我们提供任何方式回到过去或者前往未来。根据狭义相对论,物体不能以超越光速的速度移动。所以,要实现时间旅行,需要找到一种绕过这个限制的方法,但我们目前似乎还没有找到。

而爱因斯坦的广义相对论告诉我们,物体的质量和引力会弯曲时空,虽然这个理论存在一些奇怪的时空曲线,比如黑洞,但它并没有告诉我们如何穿越时间。

这里存在的最大问题是时间悖论。如果时间旅行是可行的,那就可能出现回到过去并改变历史的情况,这将导致逻辑上的混乱和悖论。

不过,未来时间旅行其实是可能的,这样的实验已被证明了数百万次。假设宇航员接近光速飞行,1分钟抵达最近的恒星,因火箭内部时间减速,对宇航员而言仅仅过了1分钟,而按地球的时间计算已跳越到未来4年后。事实上,宇航员每次进入太空时,都短暂地进入了未来。当在地球上空以每小时3万千米的速度移动时,他们的时钟比地球上的时钟走得稍微慢一点。

因此,能将我们带到未来的时间机器,似乎还符合爱因斯坦的狭义相对论。

宇宙学家史蒂芬·霍金通过研究一些理论物理概念,如虫洞、时空曲率、暗物质等,证实时空旅行是有可能的。1990年,霍金阅读了同事的论文,其中提出了一种时间机器类型,引发了他的怀疑。他一直认为时间旅行是不可能的,因为从未来而来的旅行者不存在,如果时间旅行像星期天在公园野餐一样常见,那么来自未来的旅行者应该会拍照并与我们互动,但这并没有发生。

不过,后来霍金改变了看法,表示“时间旅行或许可行,但不实际”,这在伦敦的报纸上被广泛报道。霍金说,有一种时间机器涉及虫洞。爱因斯坦方程描述,在空间中可能存在一种“桥”,连接空间中遥远的两个点,允许数学上的时间旅行,而穿越虫洞可以游历过去,甚至遇到自己。霍金还说,物质能逃出黑洞,甚至通向另一个宇宙。假如你认为自己身处黑洞,请记住总有出来的路,不过穿越黑洞的虫洞只能是单程旅行。

于是,时间旅行一时间成为理论物理学家研究的领域。加州理工学院的物理学家、好莱坞科幻大片《星际穿越》的科学顾问基普·索恩写道,科学家已认识到时间的本质是重要议题,不应该仅限于科幻作家。

尽管如此,虽说目前仍然没有直接证据表明时间旅行是可能的,但在科幻文学和影视中却依然常常被用来探讨和描绘,时间旅行已成为科幻作品的常见特色。首部严肃尝试时间旅行的小说,是H.G.威尔斯的经典之作《时间机器》,在小说中主人公被送到了80万年后的未来。在《超人1》中,当超人得知路易斯·莱恩已死后,不顾一切地决定让时光倒流,让自己绕着地球极速飞行,比光速更快,直到时间本身倒转。地球减慢速度、停止,最终向着相反的方向自转,直到地球上所有的钟表都向后倒走。当洪水迅速后退,破裂的大堤奇迹般地自我修复,路易斯·莱恩也从死亡的国度回来了。

另外,还有一种可能,就是平行宇宙或“多世界”的概念,至少解决了时间旅行的“祖母悖论”:如宇宙分裂为两个,在其中一条时间轴上,你杀死的人仅仅是看上去像你的亲人,但却不是你的亲人,因为你正处于一个平行宇宙中,而这种方式似乎是唯一符合量子理论的。

(作者系科幻作家)

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