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  • 1 # 看松讀畫軒

    愛因斯坦統一了時間與空間,但時間這個維度與空間的三維存在根本的區別。三維空間中的前後、上下、左右不同方向上的運動並無區別。一個沿一條特殊線路運動的物體,我們沒有辦法分辨它走的是“正向”還是“反向”,但能夠很明顯地分辨出一段玻璃杯被摔碎的影片是“正”放還是“倒”放。這緣於時間的流逝有一個箭頭,具有天然的方向性。這是由熱力學第二定律,熵增原理的單向性決定的。

    這意味著時空中向前穿越相對簡單。我們看到每天的日升日落,就是時空在向著未來前行。時間的流逝以一種堅實、不變的大自然步伐向前邁進。

    如果我們不滿足現在的時空前行速度,希望快速到達更遙遠的未來世界,那麼穿越時空的旅行則成為了我們的期望。如果我們要求不高,利用狹義相對論向未來穿越一點是容易的,使用今天的技術就可以輕鬆做到。每次坐飛機旅行時就有穿越時空效應了,只是這種穿越只有幾百萬分子一秒,太細微了。

    有了科技,人類穿越時空到更遠的未來或許是遲早的事。

    一、藉助於深冷儲存的時空穿越

    在向未來穿越的技術問題上,科學家傾向於認為,生物醫學的解決方案或許會領先於工程學方案出現。完全存在這樣一種可能,在人類擁有把太空飛船推至光速的百分之幾的技術之前,我們早已有能力將人體放進低溫中完美儲存,不會衰老。

    這種將深冷儲存技術作為穿越未來的一種時空旅行方式,其構思是:將人的身體儲存在一個極低溫度(比如-196攝氏度)下,若在30年後再解凍復甦。對這個冰凍人而言,他只用了極短的時間(肌體冷凍經歷將30年壓縮為一段極短時間)就穿越到了30年之後,實現了向未來的旅行。

    這個方法需要有個前提:當人被複蘇時,衰老可被逆轉,任何生理問題都能被攻克,人的思想靈魂還儲存在這具冰凍的肉體中。

    顯然,這種方法對時空旅行者的吸引力不大,因為在開始穿越時空前,他必須先行深冷至“死亡”。在目前的技術條件下,人體深冷儲存的可行性還存在許多疑問,甚至無法確保一個被冷凍的大腦能夠無限期地恢復曾經的記憶和性格。總體而言,深冷儲存絕非是時空穿越的理想方式。

    二、狹義相對論的時空穿越

    科學家找到一種更可控的時空旅行方式。根據愛因斯坦狹義相對論,確實存在穿越時空到未來的旅行方式:從地球上看,相對於地球高速運動的時鐘時間,比地面上的時鐘更慢。我們只要將某個人放在太空飛船裡發射出去,他的時鐘將越來越落後於地球時間。這樣,他就穿越到了地球的未來(地球的時間走得更快)。

    但這個看法過於簡單,因為相對論的精髓是不存在特殊的參照系。也就是說,從地球上看,宇航員高速遠離地球,他的時鐘變慢;但從宇航員的角度看,正好相反,宇航員是靜止的,地球在高速遠離他。如果我們能把宇航員瞬間送回地球,他絕非到達地球的未來,而是到達了地球的過去。

    有學者曾經用兩個十分精密的原子鐘(精度為十億分之一秒)做了相對論實驗。圍繞地球轉動的原子鐘比地面上的慢了少許。堅持40年每週穿越大西洋的飛行能讓飛行員年輕0.001秒。

    一個著名的思想實驗:假設有一對孿生兄弟,他們是25歲的A君和B君。A留在了地球,而B坐上了一艘高速的飛船駛離了地球。B君回家時,他驚訝地發現A君已經75歲了,自己才35歲。這對孿生兄弟現在的年齡已完全不同。假設B君在2050年離開,用他的時鐘計算回到地球的時間是2060年。但這時地球的時間已前行至2100年了。這個實驗得出的結果是,B君向自己的未來穿越了40年。

    孿生子悖論常被用於解釋狹義相對論。然而狹義相對論具有對稱性,無法分辨孿生兄弟中誰運動誰靜止,這是讓人困惑的地方。科學家說,孿生子悖論確實有效,圍繞地球飛行的原子鐘的確會變慢。但我們不能簡單認為其原理就是高速飛行產生的時間膨脹效應引起了時間變慢。

    科學家認為,孿生兄弟不再同歲的原因在於,有一個力作用於B君和飛船,使他加速、轉向。這個力沒有作用於A君和地球上。於是,他們的對稱性被打破了——太空飛船經歷了加速度,但地球沒有。正是加速度有效重置了相對於B君的地球時間。B君比留在家裡的孿生兄弟A君衰老得少一些——換言之,B君確實穿越到了未來。

    簡單地說,孿生子悖論給我們提供了最有潛力的穿越到未來的旅行方式。不過,要往未來穿越一大步並不容易,太空飛船需要遠超50%光速的速度才有意義。速度越快,花費時間越少,且到達未來的時空更遠。如果他的速度能夠無限接近光速,他就能以相對較小的旅行時間穿越到未來的任何時空。同時,這也需要付出較高的成本——加速需要能量,而接近光速,需要的能量大到難以想象。

    即使成功地讓飛船加速到接近光速,依然存在許多問題。在這個速度下的導航將是一場噩夢,風險難以避免。太空微小物質粒子也能穿透任何物體。當飛船撞擊了氣體的原子或者高能宇宙射線,會產生致命的輻射潮,這時需要極致密的防護裝置。對於這些技術,我們至今尚未準備好。

    三、引力場中的時空穿越

    一種來自廣義相對論的時間膨脹效應,也是穿越時空的解決方案之一。不需要任何的高速運動,只要坐在沙發上就可以讓人穿越到未來的時空。

    愛因斯坦告訴我們,引力也能夠讓時鐘變慢。當GPS衛星系統受相對論影響時,對衛星時鐘產生最大影響的並非狹義相對論,而是弱引力場導至的時鐘變快——因為衛星時鐘在軌道上執行,遠離地球引力場,受到的引力影響顯著小於地面的時鐘,意味著衛星時鐘比地面上的時鐘走得更快。

    在廣義相對論看來,時間隨著引力的增強而變慢。任何物理過程在強引力場中都需要更長時間才能完成,因為時間的流逝更慢了。

    從理論上說,只要你坐在一顆中子星上就可以快速地向未來時空穿越。中子星是死亡恆星的殘骸,其質量密度大約為一立方厘米100萬噸的物質,強大的引力場致使其周圍的時空極度彎曲,時間膨脹。

    當然,坐在一顆恆星上顯然是不現實的。中子星表面溫度高達上百萬攝氏度,任何中子星時空旅行者都需要熱防護措施。更可怕的是,中子星的引力作用可以強大到將旅行者的飛船摧毀,旅行者也會同時被撕碎。

    未來的工程師或許有辦法繞開這個問題。工程學上的辦法是,將一顆中子星分割為可操控的小塊,並將這些小塊運至一個適宜的地點。假設時空旅行者坐在一個被保護的球體內,用中子星物質環繞在他的周圍,建造一箇中子星物質球體。其目的是讓人坐在中子星的中心,能夠受到引力場的作用,但不會有被引力撕碎的風險,因為引力場在各個方向上平衡了。

    此時,時空旅行者感覺不到引力的牽制,而他的時間會以極慢的速度流逝,或者從他的視角看,其他人的時間在飛馳。如果你要向未來穿越50年,你必須在這個球體內待上10年。當然,目前科學家們還不能實現這樣的技術。

    四、結束語

    迄今為止,人類想要穿越時空到達未來的旅行,仍都停留在科幻階段。但量子理論和相對論為我們提供了許多實現穿越時空的方法。

    現代物理學還向我們展現了宇宙空間量子糾纏、超光速、中子星圓柱體和太空蟲洞等產生穿越時空到達未來的各種可能性。前景令人興奮。

    時空穿越的可行性有多高,是個值得探討的問題。重要的是,物理學在理論上並不禁止時空旅行的可能性。

    科學家聲稱,穿越時空的理論基礎尚有缺陷,相對論和量子理論在未來是否會被新的理論取代還不清楚。目前在小範圍之內,我們已經有足夠的證據證明相對論確實能夠改變時間的流動。換言之,穿越時空已被證明在理論上是可行的,但在實用的時空尺度上不具有可行性。

  • 2 # lsuoy4085

    科學角度講,如果現在我們過的時間是本四維宇宙第四維度(最大維度)的時間尺度,那我們是不可能穿越到將來了,最多隻能穿越回以前。因為本宇宙最大的時間尺度是第四維度時間尺度,若是生活在第三維度世界裡還可能穿越到第四維度的將來,但若是在第四維度裡,那就沒以後的未來供你穿越了,明白?個人觀點,僅供參考。望採納!

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