霍金的“时间机器”(图)

WX.

图

电影《我的时空旅人之妻》剧照。

霍金的“时间机器”

　　回过去～～～没戏
　　但却可以～～～看到未来
　　核心提示
　　全面模拟载人火星探测的“火星-500”试验于2010年在莫斯科启动。消息一出,人类何时能够移居外星球甚至与外星人亲密接触再次成为热点话题。
　　此前,著名物理学家斯蒂芬·霍金在美国纽约出席世界科学节开幕式。他不久前所提到的“外星人”和“时光机”,再次成为众人追问的热点。
　　霍金不久前在为探索频道录制的纪录片《与霍金一起了解宇宙》中称外星生命很可能存在,继警告人类勿主动与外星人接触以后,他又在一篇探讨如何建造“时间机器”的文章中详细分析了人类如何利用自然规律实现“时间旅行”的伟大梦想：
　　大家好，我是斯蒂芬·霍金，是物理学家、宇宙学家及梦想家。在科学界，时间旅行一度被认为是歪理邪说。过去因为担心有人会把怪人的标签贴在自己身上，我对这个问题常常避而不谈。但现在，我不再那么谨小慎微了。
　　为了让这一切从虚幻变成现实，我们应以物理学家的角度来重新审视时间——即第四维。
　　从“虫洞”回到过去？此路不通
　　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，这台机器产生通往第四维的通道——“时光隧道”。
　　物理学家们也在思考时光隧道，但我们的角度不同。我们想搞清过去或未来的通道是否存在于自然规律中，事实证明，我们认为确实是存在的。而且，我们还给它们起了一个名字：虫洞。
　　任何物质都不是平整无瑕和实心的，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。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(quan-tumfoam)的地方，这是虫洞存在之处。它们可以连接两个隔离的空间以及两个不同的时间。部分科学家认为，或许有一天捕捉到一个虫洞，将它放大数万亿倍，令其足够大，能让人甚至飞船进入。
　　从理论上讲，虫洞或时光隧道不仅仅能把我们带到别的星球。如果两端在同一个地方，且由时间而非距离分隔，在遥远的过去，飞船就能在地球附近自由出入。或许恐龙会看到飞船登陆的场景。
　　但我只能遗憾地告诉大家，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。如果你有到摇滚演唱会现场观看演出的经历，你可能会辨别出一种尖利的噪音，这就是反馈。引起反馈的原因很简单——声音进入麦克风，通过电线传播，经由扩音器令声音放大，在一个环状物内绕来绕去，每次令声音比上一次更大。如果没人阻止，反馈能够破坏音响系统。
　　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，大自然的辐射物会进入，最终形成一个环路，反馈变得如此强劲，最终摧毁虫洞。
　　另一方面，回到过去的时间旅行本身就存在问题——一个人通过虫洞，可以看到他一分钟以前的自我。如果他利用虫洞向以前的自我开枪，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。
　　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，遗憾的是，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。
在黑洞身边看到未来　　故事到此并未结束。这并没有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，我们每一个人仿佛被时光的流动无情地卷走，只不过时光是另一种形式的河流——以不同速度、在不同地点流动，这是通向未来的“钥匙”。
　　一百多年前，爱因斯坦最早提出了这一概念。他认为，世上应该存在让时间慢下来的地方，以及让时间加速的地方。他绝对是正确的，证据恰恰就在我们的头顶。这便是全球定位系统，简称GPS。一个卫星网络正在地球周围轨道运行，每一艘太空飞船内部都是一台运行精确的钟表。虽然如此精确，但每天仍会快十亿分之一秒左右。造成这种非同寻常影响的原因是地球的质量。爱因斯坦发现，物质会减缓时间运行速度，就像是河的下游一样。物体越重，对时间的阻力越大。这种惊人的事实为通向未来的时间旅行开启了大门。
　　恰恰在银河系中心，距离地球2.6万光年远的地方，拥有银河系中最重的天体——一个质量相当于400万个太阳的超大质量黑洞，在自身引力作用下，它被压缩为一个点。这样的超大质量黑洞对时间具有显著的影响，令其减缓的速度远远超过银河系中的任何物体。这使得它是台“天生的时间机器”。
　　我喜欢想象宇宙飞船如何能充分利用这种现象。如果某个航天机构正在控制从地球发射的探测器，他们会发现绕轨道运行一圈的时间为16分钟。对于飞船上的勇敢者来说，靠近这个超大质量物体，时间就会慢下来。在这里，引力影响远比地球引力极端。机组人员的时间将会减慢一半。对于原本每圈要耗费的16分钟，他们其实仅经历了8分钟。
　　想象一下，当飞船及机组人员绕这个黑洞运行5年时，别的地方已经过去了10年。当他们回到家乡，地球上的人比他们老了5岁。所以，超大质量黑洞就是一台时间机器。
　　当然，这还不是非常的实用。超大质量黑洞之所以比虫洞更有优势，是因为不会激发悖论。此外，它不会因反馈走上自我毁灭之路。
　　接近光速，飞向未来
　　幸运的是，我们还有另一种时间旅行方式，这也是我们建造货真价实的时间机器最后、也是最大的希望——因为宇宙中存在着速度限制，即光速。
　　任何物体不能超越这一速度，这也是科学界最成熟的理论原则之一。无论是否相信，以接近于光的速度旅行可以将你送达未来世界。要想理解这一点，我们可以想象一个具有科幻色彩的交通系统——一条遍布地球周围的轨道，为超高速火车准备的轨道。
　　无论这列想象出来的火车动力有多强劲，它永远也无法到达光速，因为物理学原理令其做不到这一点。假设它接近光速，非同寻常的事情就发生了，列车上的时间相对于地球开始减缓，就如同靠近超大质量黑洞一样，而且有过之而无不及——2050年1月1日，一列火车离开车站，绕地球轨道一圈又一圈，直至100年以后，最终在2150年新年夜停下来。因为身在火车上，时间过得非常慢，实际上他们只过了一周，当乘客们离开火车，会发现一个完全不同于他们出发时的世界。
　　不过，建造一列能达到这种速度的火车的可能性微乎其微。我认为实现这一目标的唯一途径是进入太空。我们应该先制造一个巨大的飞船，里面装载着巨量燃料，令其加速至接近于光速，在全负荷动力运行下，实现这一目标仍需要6年时间。
　　由于飞船如此庞大和沉重，最初的加速度相对平缓。随着时间的推移，飞船速度非常快，不久即覆盖广大区域。一年以后，我们到达了系外行星。两年后，它的速度将达到光速的一半，距离太阳系越来越遥远，再过两年它可能会已经达到光速的90%。在发射4年后，飞船距离地球48万亿公里远，这意味着飞船将开始时间旅行，届时，它的速度接近于光速，在船上呆一天，相当于在地球上呆两天。
　　再经过另外两年全负荷动力飞行，飞船将到达其最高速度——相当于光速的99%。在这一速度下，在船上呆一天，那就意味着在地球上度过一年的时间。飞船确实“飞进”了未来。从理论上讲，这意味着我们一生当中可以跨越无尽的距离。(据《新华月报》)

丶果果

看不懂啊啊啊啊啊