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时间机器与虫洞

脑洞大开 爱 好奇 2006浏览 0评论 来自:人人分享

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大家好,我是斯蒂芬·霍金,是物理学家、宇宙 学家,也是梦想家,尽管身体不能活动,只能通过电脑与大家交流,但我的内心是自由的,自由地探索宇宙并探究那些终极谜题,比如:时间旅行是否可行?能否打开一个回到过去的通道,或找到通向未来的捷径?我们最终能否利用自然法则掌控时间?

在科学界,时间旅行一度被认为是胡说八道。过去因为担心有人会把胡说八道的标签贴在自己身上,我一直对这个问题避而不谈。但现在,我不再那么谨小慎微了。事实上,我更像是建造了巨石阵的那些人。我对时间痴迷已久,如果有一台时间机器,我会去拜访风华正茂的玛丽莲·梦露,或是造访将望远镜转向宇宙的伽利略。我可能还会前往宇宙的末日看看整个宇宙将如何终结。

为了让这一切从虚幻变成现实,我们应从物理学家的角度来重新审视时间,即第四维。这个问题没有听上去那么晦涩难懂。每个好学的孩子都知道,任何物体都以三维形式存在,包括坐在轮椅上的我。一切物体都有宽度、高度和长度。此外,还有一个维度——时间。一个人能活80岁,但巨石阵的石头却数千年屹立不倒,太阳系的运行更将持续数十亿年。

一切物体都有时间和空间的长度。时间旅行意味着我们要经过第四维。为了让大家更直观地理解这一点,我将用一项日常活动来举例说明,比如开车。我们开车沿直线行驶,是在一维中旅行,向左转或是向右转,则是二维旅行,驱车上下山路意味着又增加了高度,是在三维空间内旅行。

那么,我们怎样才能实现时间旅行?怎样才能发现穿越第四维的通道呢?

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让我们暂时从科幻电影中寻找答案吧。在此类电影中,通常会有一台巨大而高能耗的时间机器,这台机器可以穿越在第四维旅行的通道——“时光隧道”。时光旅行者——勇敢但可能有些鲁莽的人,做好我们大家所知道的准备,然后走进时光隧道,来到一个他们想要到达的时间。这一概念可能有些牵强,事实可能与之存在着天壤之别,但该想法本身不是那么的疯狂。

物理学家们也在思考时光隧道,但我们的角度不同。我们想搞清,依照自然法则,联通过去和未来的通道有没有可能存在。事实证明,这是有可能的。而且,我们还给它们起了一个名字:虫洞。其实,虫洞无处不在,只是因为太小,我们肉眼看不到罢了。虫洞非常小,存在于时空的隐蔽处和缝隙里。你或许认为这是难以理解,请耐心听我继续解释吧。

任何物质都不是完全平滑和无缝隙的,如果仔细观察,会发现它们上面都存在小孔和裂缝,这是一个基本的物理原理,同样适用于时间。即便是像台球一样的东西,上面也有裂缝、褶皱或空洞。相信我,这一原理同样适用于第四维。时间也存在许多微小的裂缝、褶皱和空洞。在最小的刻度下——比分子甚至原子都小,我们来到一个称为量子泡沫(quantum foam)的地方,这是虫洞存在之处。

时空中的微小隧道或捷径不停地在这个量子世界中形成、消失和重新形成。它们可以连接两个隔离的空间以及两个不同的时间。不幸的是,现实生活中,这种时光隧道非常狭小,即使发现了它们,我们也不能从这个缝隙穿过——可这正是“虫洞时间机器”概念的前进方向。部分科学家认为,或许可以捕捉到一个虫洞,将它放大数万亿倍,令其足够大,能让人甚至飞船进入。

如果我们拥有足够的能量和先进的技术,将来或许甚至能在太空中建造一个巨型虫洞——我并不是说一定可以做到,但如果真的有这种装置,那么确实很了不起——一端在地球附近,另一端则在遥远的星球附近。从理论上讲,虫洞或时光隧道不仅能把我们带到别的星球。如果虫洞的两端在同一个地方,且由时间而非距离分离,飞船就能在遥远的过去和将来自由出入。或许恐龙会看到飞船降落的场景。

四维方式思考并不容易,虫洞是一个令你绞尽脑汁才能明白的概念。我一直想做一个简单的实验,揭示人类通过虫洞的时间旅行是否可行,或是现在,或是未来,我喜欢简单的实验和成功后的香槟酒。所以,我将自己最喜欢的两件事情结合起来,探讨时间旅行是否可行。

让我们设想一下这样的场景,我举办了一个为未来旅行者举办的欢迎宴会。因为希望得到一个惊喜,我没有告诉别人。我写了邀请函,注明了准确的时间和经纬度坐标。我希望它能以这样或那样的形式存在数千年,然后被几千年后的人收到,并未利用虫洞时间机器来参加我的宴会,证明时间旅行将来是可行的。那么,在宴会正在举行的时候,时间旅行贵宾应该随时会降临,五个或一个。但就在我说话的时候,仍没有人到来,真是遗憾。我希望未来的“环球小姐”能踏进这扇门。这项实验为何不奏效?一个原因可能是回到过去的时间旅行所存在的问题——我们称之为悖论,一个众所周知的问题。

探讨悖论是一件很有趣的事情,最著名的悖论通常被称为“祖父悖论”。

我有一个新的简化版本——“疯狂科学家”悖论。我不喜欢一些电影中将科学家刻画得像个疯子,但在这种情况下,确实如此。这个家伙决心建立一个悖论,即便付出生命代价在所不惜。他只要通过虫洞来到一分钟前的的世界就行。如果这位科学家回到一分钟前后,向那个以前的自己开枪,会发生什么事情?他现在已经一命呜呼。那又是谁开的枪呢?这便是一个悖论,听上去毫无意义。但这却是那种让宇宙学家做噩梦的状况。这种时间机器会违反整个宇宙所遵循的基本规则。我认为一切皆有可能。如果真是如此,那么就没有任何办法阻止整个宇宙陷入混乱。所以,我认为有些事情总会发生,以阻止这种悖论,科学家永远不会真是面对悖论。

虫洞本身就是一个问题,我认为像这样的虫洞不能存在,原因就是“反馈”问题。如果你有到摇滚演唱会现场观看演出的经历,你就会对那种尖利的噪音印象深刻,那就是“反馈”。引起“反馈”的原因很简单,声音进入麦克风,通过电线传播,经由扩音器放大;被放大的声音再次被麦克风传输到音箱里,再一次放大……如此这般不断循环,每次的声音都比上一次更大。如果不阻止,这种“反馈”会破坏音响系统。

虫洞也会遇到这种问题,只不过声音换成了辐射。一旦虫洞变大,大自然的辐射会进入其中,最终形成循环“反馈”,最终摧毁虫洞。虽然微型虫洞确实存在,也有可能在某一天不断膨胀,但持续时间不会太长久,所以不能当做时间机器使用。这是没人能前来参加我的晚宴的真正原因。任何通过虫洞和其他方式回到过去的时间旅行或许都是不可能的,否则,悖论就会出现。

因此,很遗憾,回到过去的时间旅行应该永远不会上演。对于寻找恐龙的人来说,这会令他们大失所望,但对于历史学家而言,他们可以彻底解脱了。

不过故事并未到此结束。这并不意味着使所有的时间旅行不可行。我确实对时间旅行深信不疑,对通向未来的时间旅行更是如此。时间就像河流,我们每一个人仿佛是被时光的流动无情地卷走,时光也像河流一样,在不同的地点,有不同速度,这是通向未来的“钥匙”。

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