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时光旅行能否变成现实?

(2008-03-26 08:28:39)
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相对论

时间旅行

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分类: 科普新解
 
 
   近日,“人类能否乘坐时间机器回到过去,或者飞到未来”这一话题再次成为学界争论的焦点。
 
   许多孩子童年的梦想,就是希望能拥有一台动画片《机器猫》中的时光穿梭机,回到过去看一看。正当有人认为这个想法是天方夜谭,嗤之以鼻时,以色列科学家阿莫斯·奥瑞却表示,已经成功制造了一个时光机器的理论模型,他相信穿梭时空回到过去在不久的将来会成为现实。

 

以色列科学家阿莫斯·奥瑞表示,已经成功制造了一个时光机器的理论模型,他相信穿梭时空回到过去在不久的将来会成为现实。

 

阿莫斯·奥瑞现用普通材质制造出一个时空环,影响其形状在中心位置形成时空弯曲。

 

  “甜甜圈”时光环逆流

  奥瑞介绍,这个时光机器模型是依据爱因斯坦的相对论而建造的。他所提出的新版时空环理论表示,时间和空间区域一样,成数维立体。而区域中有无数个类似“甜甜圈“的时空环。他用普通材质制造出一个像甜甜圈形状的时空环,并利用“甜甜圈”附近的巨大质量团,如黑洞或内部重力波干扰,影响其形状在中心位置形成时空弯曲。如果要回到过去,在火箭内的旅行者需要以非常快的速度在“甜甜圈”内拉锯式地飞行,每一次进入过去的时间一点点。

 

  奥瑞的理论表示,时间内部是一个个空的环状物质,填充了一些常规状态的球体。奥瑞的理论被刊登在声望颇高的科学杂志《物理评论》中,这个理论依靠的是一个假设条件的数学方程,在方程中,时间被描述成一个环形曲线。他表示,制造时间机器的理论是十分精确和神秘的,在时间机器后,他将制造出一幅时空圆环图。

 

  把时间压扁

  奥瑞根据爱因斯坦过去的一些观点总结出,物理定律给时光旅行提供了理论基础。相对论指出,以加速度进入未来的可能性。假设一个人花费一年时间处于稍低于光速旅行的火箭中,由于如此快的速度会使得时间走得较慢,那么此人回到地球后,会发现时间已经过去了许多年。这就是科学家们头脑中构思的未来旅行。

 

  回到过去又是另一回事,相对论也给出了可行的答案。该理论认为,重力可以使时空弯曲,且会减慢时间。一些科学家们认为,时间和空间一样,可以分为数维立体,因而人类可以利用某些强大的自然或者人工力量,弯曲时空区域,人在这样的时空环中就可以作时光旅行了,且可以通过某些确定的环回到过去的时间切点。

 

  时间区域弯曲到一定程度,人们就可以创造出一个时间环,类似于地球球体中的纬度,人类就可以顺着环作时空旅行了。在时间和空间的混合中,在奥瑞的方程式中,时间将可以自行弯曲成圈状,所以人类沿着环旅行,在不同的情况下,更换不同速度可以到达各个时间点。

 

 质疑

  霍金:还需要庞大奇特物质

  对于奥瑞的这个理论,有些科学家表示了赞同,并给予了鼓励。哥本哈根尼尔斯波尔研究所的诺维科夫认为,奥瑞的观点“切合实际,有足够强大的理论支持,”对研究时光机器很有价值。

 

  但也有人对此表示反对,认为时光机器的制造还缺少条件。英国剑桥大学的科学家史蒂芬·霍金就是其中一员。他表示,要制造时光机器就必须要使用庞大的奇特物质———负能量,但这种物质只有极少量存在。

 

  自从1895年著名小说家乔治·威尔斯写下《时光机器》这部脍炙人口的小说后,时光旅行就一直是科学界的研究热点。科学家们对于制造时间机器的探索和实验一直抱有强烈的热忱。

 

  从20世纪40年代开始,就有不少科学家投身于时间机器的研究。

 

  1990年,世界最著名的科学家之一的史蒂芬·霍金提出,自然定律不会允许制造时间机器,这就是著名的时序保护假设。3年后,奥瑞教授通过理论反驳了霍金的提议,指出制造时间机器的可能性,并提出甚至不需要奇特的条件和材料。

 

  谁是阿莫斯·奥瑞

  是以色列海法理工学院的一名物理学家。大约从20世纪90年代中开始,他就致力于研发时间机器。而他引起媒体的注意是在2005年,他在美国著名科学刊物《物理评论》中发表的一篇文章中称,制造时间机器是一个现实的可行的方案,并曾经反驳史蒂芬·霍金提出的理论。

 

  [争论]“时间机器”充满逻辑悖论(图)

  即便技术上的诸多难题都被克服了,“时间机器”的产生还会打开一个充满逻辑悖论的潘多拉盒子。第一个悖论是一个时间旅行者进入过去,杀死了还是个婴儿的自己,那么他就会既存在,又不存在,因为他就无法长大再回来完成这个谋杀。第二个悖论更加微妙。

 

高速运动而造成时间扭曲,是实现到未来时光中旅行的一种方法。

 

制造时间机器的相关理论源自这样一个观念———像三维空间一样,时间是一个可变的维数。这也是1905年爱因斯坦提出的“相对论”的核心思想。

 

“相对论”为我们提供了到未来时光中旅行的两种方法。

 

一个是以高速进行运动,由这种运动而造成时间扭曲。一艘速度达到光速99.99999%的飞船,就可以在6个月内进入公元3000年。举个例子,如果孪生兄弟中的哥哥以接近光速开始其太空旅行,而弟弟留在家里;哥哥到达10光年以外的目的地之后立即以同样的速度返航。对于留在地球上的弟弟来说,时光流逝了20年,这也就是哥哥以近光速旅行所花去的时间。但是,对于旅行中的哥哥来说,时光流逝的速度却要慢得多。

 

事实上,“相对论”告诉我们,时间会随着速度的增加而放慢步伐。

 

利用“重力会使时间放慢”,为时光旅行提供了另一种可能。

 

“相对论”提供的另一个时光旅行的方法是重力会使时间放慢。

地球的重力每300年可以让钟表慢1微秒。因此,为了能在未来的时光中旅行,需要利用那些强度远高于地球重力的引力场,比如中子星的引力场。它们自身强大的重力使其原子变成了一堆中子,这种重力作用会产生比地球重力影响要明显得多的时间扭曲———中子星上的7年相当于地球上的10年。

 

因此,只要让我们的飞船到达这样一颗中子星上就会在未来的时光中迈出一大步。

 

“虫洞”是一条进入过去时光的捷径

 

这些都是到未来的方法,那么如果我们想要回到过去呢?爱因斯坦提出的“虫洞”理论就可以解决这个问题。

 

美国亚利桑那州立大学的理论物理学家保罗·戴维斯说,“虫洞”是一条捷径,它可以在光到达之前将两个非常遥远的点联接起来,因此这也是通过一条捷径进入过去时光的一个方法。光速实际上是一个无法逾越的极限,任何物体,甚至包括信息也无法以更快的速度运动。所以,如果我们能够抢先在出发地的信息到来之前到达某个地方,那么我们就可以说完成了一个进入过去时光的旅行。这是因为我们刚到目的地不久,我们的过去就会追上我们,或者更精确地说,是我们出发时那个时刻的信息追上了我们。

 

可是,如果信息是以光速旅行,我们又如何能在它之前到达某个地点呢?走一条光不认识的捷径,走更短的路。这就是“虫洞”的含义所在:它是联结宇宙中两点的、光无法通行的捷径。

 

●正方观点

时间旅行是可行的

有了理论的支撑,那么时间旅行能否成为现实呢?

 

戴维斯认为,达到光速运行其实只是一个成本问题。因为,如果把一个10吨重的负载加速到光速的99.9%,需要使用100亿亿焦耳,这相当于全人类几个月的能源生产总量。如果获得如此多的能源只能去开发太空的资源。

 

现在,戴维斯已经开始着手构想建造世界上第一台时间机器了。“时间旅行是可行的,而且我们知道如何去完成它。”在接受采访时戴维斯称,目前构建时间机器所需要的大部分零件已经存在于世界各个国家最先进的实验室里了。

 

哥伦比亚大学物理学家布赖恩·格林甚至告诉了人们一个飞往100万年以后的方法。他说:先建好一艘太空船,然后以接近光速的高速度开始飞行。当你在高速飞行的飞船上过了一年返回地球时,走出飞船后你会发现地球上已经过了100万年———你已经到了地球上的未来。

 

同样我们也期待着它的到来!也许这样我们就能解开更多的未知之迷!试想跨越历史的长河,找寻失落的真理,揭开事实的真相,将是多么刺激和惊奇!

 

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