如果可以时间旅行,通过何种方式可以实现?
新浪科技訊,北京時(shí)間 6 月 12 日消息,這可能聽上去非常像是某部科幻作品中的情節(jié),但時(shí)間錯(cuò)位現(xiàn)象確實(shí)存在。但這究竟是什么意思呢?簡(jiǎn)單地說,時(shí)間錯(cuò)位就是指時(shí)間的流逝變得異常——比正常速度更快,或者更慢。
物理學(xué)家們知道時(shí)間錯(cuò)位的存在已經(jīng)超過 100 年,事實(shí)上,此刻的你就處在某種意義上的時(shí)間錯(cuò)位之中。
在 1905 年,愛因斯坦發(fā)表了著名的《狹義相對(duì)論》,整整 10 年之后,他又發(fā)表了更加驚世駭俗的《廣義相對(duì)論》。這一理論中包含了大量幾乎完全顛覆人類傳統(tǒng)認(rèn)知的全新觀點(diǎn),比如愛因斯坦指出,重力實(shí)際上是時(shí)空彎曲導(dǎo)致的產(chǎn)物,換句話說,任何具有質(zhì)量的物體都會(huì)造成時(shí)空的彎曲,當(dāng)然也可以造成時(shí)間錯(cuò)位。
很容易理解,質(zhì)量越大的物體,其對(duì)時(shí)空的扭曲效應(yīng)會(huì)愈發(fā)顯著。超大質(zhì)量黑洞,其質(zhì)量相當(dāng)于太陽(yáng)質(zhì)量的數(shù)十億倍,其造成的時(shí)間錯(cuò)位現(xiàn)象將會(huì)相當(dāng)顯著。如果你逐漸靠近一個(gè)黑洞,黑洞強(qiáng)大的引力會(huì)逐漸造成時(shí)間發(fā)生“膨脹”,直觀的結(jié)果是時(shí)間的流逝速度顯著地比遠(yuǎn)離黑洞的區(qū)域更慢。但是,如果你想要穿越時(shí)空,還想有去有回的話,恐怕黑洞不會(huì)是你理想的時(shí)光機(jī);當(dāng)你越過一個(gè)被稱作“事件視界”的邊界線之后,你,或者任何物質(zhì),甚至包括光線在內(nèi),都將注定有去無(wú)回——這也是“黑洞”得名的由來(lái)。
太陽(yáng)和地球也可以在相當(dāng)程度上造成時(shí)間膨脹效應(yīng)。在 2007 年,美國(guó)宇航局的一顆名為“重力探測(cè)器B”的衛(wèi)星,通過精密觀測(cè)地球?qū)χ茉鈺r(shí)空的彎曲效應(yīng),以 99% 的精確度檢驗(yàn)并確認(rèn)了愛因斯坦廣義相對(duì)論的正確性。讓我們更進(jìn)一步:設(shè)想你居住在一座高山之巔,事實(shí)上你會(huì)比居住在海邊的朋友們老的更快,因?yàn)橄啾饶闼诘母吆0挝恢茫愕呐笥褌兯幍暮F矫娓浇厍蛞Ω鼜?qiáng),這就意味著時(shí)間流逝更慢——當(dāng)然,由于地球的引力場(chǎng)并不算很強(qiáng),因此其所造成的時(shí)間膨脹效應(yīng)不會(huì)很明顯,你和你朋友之間的時(shí)間流逝差異事實(shí)上會(huì)微小到你根本難以察覺。
時(shí)間膨脹也可以通過快速運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)狹義相對(duì)論,運(yùn)動(dòng)速度越快,相對(duì)于一位靜止?fàn)顟B(tài)下的觀察者,你的時(shí)間會(huì)變得更慢。這樣的時(shí)間膨脹效應(yīng)在我們的生活中就要常見的多了,每一次當(dāng)你使用 GPS 定位的時(shí)候,你就已經(jīng)與這種效應(yīng)發(fā)生了關(guān)聯(lián)。
美國(guó)麻省的塔夫茨大學(xué)宇宙學(xué)研究所教授肯·奧勒姆(Ken Olum)說:“GPS 衛(wèi)星的工作原理之一是星上搭載了超精確的時(shí)鐘。”他說:“天上的 GPS 衛(wèi)星運(yùn)行的軌道高度不同,運(yùn)行的速度也不同,它們相互之間還存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。”于是,為了確保衛(wèi)星能夠準(zhǔn)確測(cè)定位于地球表面的你的位置,GPS 衛(wèi)星在計(jì)時(shí)時(shí)就必須考慮廣義相對(duì)論以及狹義相對(duì)論對(duì)于時(shí)間流逝速度產(chǎn)生的影響,否則就會(huì)出現(xiàn)不可接受的定位誤差??梢哉f,如果沒有愛因斯坦的理論,全球定位系統(tǒng)就將難以研制出來(lái)。
當(dāng)然,大質(zhì)量物體彎曲時(shí)空可能并非科幻作家們喜歡的那種時(shí)空穿越的情節(jié)。那么還有其他可能的情景嗎?或許有,但是說實(shí)話實(shí)現(xiàn)的可能性并不太高。
新西蘭奧克蘭大學(xué)的物理學(xué)家本杰明·沙勒(Benjamin Shlaer)表示:“一項(xiàng)普遍的共識(shí)是,那種基于廣義相對(duì)論的怪異設(shè)想,包括時(shí)間機(jī)器在內(nèi),在真實(shí)的宇宙中是基本上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。”
但雖說可能性不大,不妨礙我們說一說。排名第一的,是所謂的蟲洞。這是一種理論上存在的,時(shí)空中存在的“隧道”,可以讓物質(zhì)瞬間傳輸?shù)綐O為遙遠(yuǎn)的地方。有些理論認(rèn)為,在宇宙剛剛誕生的極早期,可能存在過極微小尺度的蟲洞,但是這類蟲洞極不穩(wěn)定,轉(zhuǎn)瞬即逝。
要想讓所謂的蟲洞真的在時(shí)空旅行方面發(fā)揮作用,你大概會(huì)需要一些性質(zhì)奇異的物質(zhì)。要想穩(wěn)定蟲洞,理論認(rèn)為你需要研發(fā)出某種目前還難以描述的奇特物質(zhì),它和你身邊接觸的任何物質(zhì)都不同,它必須具有負(fù)質(zhì)量和負(fù)壓強(qiáng)——即便是科學(xué)家們也從未見過這種東西,他們也相信在可預(yù)見的未來(lái)都不太可能研制出這樣的東西。
第二種方式是所謂的“宇宙弦”。宇宙弦是理論上可能存在的能量束,而如果它們真的存在,它們必定極為微小。理論預(yù)測(cè)認(rèn)為,兩個(gè)宇宙弦之間相互加速,將會(huì)以一種奇異的方式造成時(shí)間變化,比如在時(shí)空中產(chǎn)生某種閉環(huán),從而起到類似時(shí)間機(jī)器的作用。然而,要想將宇宙弦加速到一定的程度才可能產(chǎn)生這樣的效應(yīng),而要想實(shí)現(xiàn)這樣的加速,你幾乎將需要無(wú)限的能量供應(yīng),這顯然不是你輕易可以做到的。
在沙勒看來(lái),如果未來(lái)有什么希望說有機(jī)會(huì)了解這種奇異物質(zhì)或者其他能夠彎曲時(shí)空的機(jī)制,最有希望的方法就是透過望遠(yuǎn)鏡觀察宇宙,說不定有一天我們會(huì)得到意想不到的發(fā)現(xiàn)。
沙勒表示:“很清楚的一點(diǎn)是,很多我們以為想當(dāng)然的事情,在極端環(huán)境條件下卻不一定成立。我們唯一能夠指望的,是希望我們將能夠在宇宙學(xué)領(lǐng)域的范疇內(nèi)提出這些問題,并尋找到這些問題的答案。”(晨風(fēng))
總結(jié)
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