虫洞——广义相对论预测的理论现象——可以通过时空创建快捷方式,让时空旅行可能吗?
狭义相对论告诉我们三维空间和时间维度是像织布一样交织在一起的。不能把时空作为单独的实体,而是一个统一实体。我们想象不出只有空间运动却没有时间运动。我们在空间内运动是自由的,然而,时间似乎有点不同。但我们无法避免我们的未来,时间似乎有一个“箭头”往前走。考虑到时间和空间之间的统一,就会导致一个明显的问题:时空旅行,可能吗?在任何情况下?究竟有没有可能。
去到将来:可以
说也奇怪,答案是肯定的!我们不可避免进入我们的未来,但我们可以控制我们穿过时间的速度。这是另一个相对论的结果:并不是所有的时间都是相同快慢的。
你穿越空间时的速度决定了你穿越时间的速度。简洁一点:高速运动时时间更慢。如果你可以建造一个足够大的火箭提供1 g的恒定加速度(每秒9.8米/秒),当你到达20000光年远的银河系的中心时,只会消耗几十年你的个人时间。你甚至可以人马座a(银河系中心)停止了几个小时野餐,然后回到你的火箭,回到地球。当你根据你飞船上的时钟走了几十年,地球上大约已经经过了大约在40000年。
时间是相对的,但它仍然在同一方向流动。我们可以逆转时间则是广义相对论 (GR)的领域——这种数学语言不仅可以理解重力,同样可以理解时空和运动之间的联系。在广义相对论来讲,我们问一个稍微技术问题:有什么安排的物质和能量允许封闭时间状曲线(ctc)的存在? “曲线”在这里是指道路,“时间状”意味着你永远不可能比光速更快,和“封闭”意味着回到它的起点——换句话说,自己的过去。
广义相对论可以通过时空扭曲创造封闭类时曲线
是的
可能性是有限的
大约有六个已知的时空配置允许ctc,或时空旅行到过去。例如,库尔特·哥德尔(哥德尔不完备定理的发现着)发现,如果宇宙的膨胀正在加速,同时也在旋转,ctc将允许我们可以随意进入我们的过去。
但哥德尔的观点是毫无意义——所有观测表明宇宙并不旋转,这样特定的解决方案并不适用于我们的宇宙,因此时空旅行到过去是禁止的。
但是如果我们构建一个无限长的圆柱体,以接近光速的速度经过旋转的轴。这将延迟时空,在周围旋转部位某些路径将最终回到自己的过去。然而宇宙中没有如此圆柱体,否则我们将不得不担心。
等等,还有另外一种可能:如果你做出一个虫洞(时空距离较远的两个地点之间的快捷方式),在一端接近光速,把它带回来,正常时间膨胀效应将导致另外一端的“未来”,所以你可以穿过虫洞的喉咙,最终回到你的过去。可能吗?虫洞要求“负质量”存在,而负质量在宇宙中不存在。
回到过去:不可能
每次都是这样。我们编造在广义相对论中允许ctc和时空旅行进入我们自己的过去。就会发现了一些事实挫败我们的计划和将我们的计划排除。
这是为什么呢?广义相对论允许-原则上可以实现时空旅行到过去,但它似乎在任何情况下都被排除了。应该说有一些基本规则不允许时空旅行。但是目前还没有一个事实可以防止ctc的形成。 |