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我一直对天文学很感兴趣,特别是对时间。我就是想知道人类能否计算出比光线旅行更快的时空旅行。(爱因斯坦说没有什么可以达到光速,所以我们怎么做呢?)
文学作品中充满了关于时空旅行的故事,人们已经想象出无数的机器和设备来实现它。然而,其中大部分依赖于魔法而不是物理!当你问我时空旅行可不可行,我可以根据物理法则想出一种方法。不过,它只会让一个人乘坐太空船或其他可能以非常快的速度行驶的车辆到达未来,而不是通过乘坐时间机器立刻跳转到未来。
为了穿越时光,必须以光速行进,或者至少以非常接近光速的速度行进。问题在于,正如你提到的,不可能让物体加速到光速。这来自于狭义相对论。在这个理论中,爱因斯坦已经证明,随着某些东西加速并以极快的速度传播,其质量会增加。物体的质量越大,就越难以使物体加速。所以,当物体的速度非常接近光速时,它的质量几乎变得无穷大,因此无法实现光速(或者速度超越光速)。
但是你不需要以光速行进“前往未来”,这也来自爱因斯坦的狭义相对论。当物体速度接近于光速时,时间会变慢。例如,如果你在太空船上以光速95%的速度旅行10年,那么留在地球上的人则度过了32年。所以从这个意义上说,你已经穿越到未来。然而,我们没有办法加快我们的航天飞机的速度到那么接近光速。航天飞机以每小时17,500英里的速度行驶,比光速慢40,000英里。以这样的速度,宇航员将不得不在他的太空飞船上旅行十亿年,以便在未来一年内跳跃!
这意味着在我们创造一些方法以非常接近光速的速度加速太空飞船之前,时空旅行是不可能的。
光锥是闵可夫斯基时空下能够与一个单一事件通过光速存在因果联系的所有点的集合。
时空旅行
时空旅行是在某些时间点之间的运动的概念,类似于物体或人在空间中的不同点之间的运动,通常使用称为时间机器的假想设备。时空旅行是哲学和小说中广泛认可的概念。 时间机器的概念因赫伯特·乔治·威尔斯的1895年小说《时间机器》而为人们所熟知。
通过时空旅行回到过去在物理上是否可行还不确定。在通常的时间感知之外,向前时空旅行是一种广泛观察到的现象,并且在狭义相对论和广义相对论的框架内被充分理解。然而,在现有技术条件下,使一个物体比另一个前进或延迟超过几毫秒是不可行的。对于向后时空旅行,可以找到允许它的广义相对论的解决方案,但是解决方案需要的条件在物理上不可行。在时空中前往任意点对理论物理学的支持非常有限,通常只与量子力学或虫洞有关,又称爱因斯坦——罗森桥。
虫洞(英语:wormhole),又称爱因斯坦-罗森桥(英语:Einstein—Rosen bridge),是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。虫洞是1916年奥地利物理学家路德维希·弗莱姆(Ludwig Flamm)首次提出的概念,1930年代由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设黑洞与白洞透过虫洞连接,认为透过虫洞可以做瞬时间的空间转移或者做时空旅行。迄今为止,科学家们还没有观察到虫洞存在的证据,一般认为这是由于很难和黑洞相区别。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. curious.astro.cornell-Amelie Saintonge
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本文选自:今日头条 |
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