■ 江先華

科學(xué)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了古人神話中的飛天夢(mèng)，21世紀(jì)人類(lèi)的思想更是飛得更高更遠(yuǎn)了。在有限的生命時(shí)間里漫游宇宙，為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)心愿回到過(guò)去或走進(jìn)未來(lái)，也就成為人類(lèi)殷切期望實(shí)現(xiàn)的下一個(gè)夢(mèng)想。愛(ài)因斯坦在科學(xué)理論上曾經(jīng)告慰人們說(shuō)，回到過(guò)去和走進(jìn)未來(lái)是可能的，只要有一個(gè)穩(wěn)定的蟲(chóng)洞，即一條貫穿空間和時(shí)間的隧道，人就可以跨越時(shí)間和空間。然而，跨越時(shí)空的旅行真的有可能實(shí)現(xiàn)嗎？幻想里的時(shí)間機(jī)器能夠制造出來(lái)嗎？許多人對(duì)時(shí)間旅行在理論上可行的說(shuō)法都表示懷疑。

時(shí)間旅行充滿了誘惑力。遺憾的是，一直以來(lái)時(shí)間機(jī)器都只是一種幻想，因而處于主流科學(xué)的邊緣。但是在最近幾年，時(shí)間旅行開(kāi)始成為一些理論物理學(xué)家的個(gè)人研究愛(ài)好。其中，享有盛名的理論物理學(xué)家保羅·戴維斯就頗有把握地向人們宣告：“時(shí)間旅行是可行的，而且我知道如何去完成它?！睂?duì)于制造時(shí)間機(jī)器，我們首先需要弄清楚的問(wèn)題是，你是想回到過(guò)去還是飛到未來(lái)。理論上到未來(lái)旅行是很容易的，當(dāng)你以接近于光速運(yùn)動(dòng)或者身處強(qiáng)大的引力場(chǎng)中時(shí)，你就會(huì)感到時(shí)間走得比其他人更緩慢，這就使得你有機(jī)會(huì)進(jìn)入到他們的未來(lái)。因此，戴維斯在《怎樣制造時(shí)間機(jī)器》一書(shū)中非?？隙ǖ刂赋觯w向未來(lái)的“有限時(shí)間旅行”是可行的，但回到任何時(shí)代的“無(wú)限時(shí)間旅行”只是“有可能可行”。

為此，戴維斯?jié)M懷信心地決定去嘗試設(shè)計(jì)和制造出時(shí)間機(jī)器。他把建造蟲(chóng)洞的夢(mèng)想分為三步。首先是尋找或建立一個(gè)蟲(chóng)洞，開(kāi)辟一個(gè)隧道把太空中的兩個(gè)不同區(qū)域聯(lián)結(jié)起來(lái)。第二步是使蟲(chóng)洞穩(wěn)定下來(lái)，由量子產(chǎn)生的負(fù)能量可以使蟲(chóng)洞允許信號(hào)和物體安全地穿越它。負(fù)能量會(huì)使蟲(chóng)洞變?yōu)槊芏葻o(wú)窮大或接近無(wú)窮大，也就是說(shuō)，它能阻止蟲(chóng)洞演變成黑洞。最后一步是牽引蟲(chóng)洞，用一艘具有高度先進(jìn)技術(shù)的太空船將蟲(chóng)洞的入口互相分離。如果兩個(gè)端口都放置在空間中合適的地方，那么時(shí)間差將保持恒定狀態(tài)。假設(shè)這一差值是10年，一名宇航員從一個(gè)方向穿越蟲(chóng)洞，他將跳到10年后的未來(lái)；反之，宇航員若是從相反的方向穿越蟲(chóng)洞，他將跳到10年前的過(guò)去。

根據(jù)科學(xué)家的描述，蟲(chóng)洞是彎曲時(shí)空中連接兩地的一條假想捷徑，它有兩個(gè)洞口。如果假設(shè)一個(gè)洞口在地球附近，另一個(gè)洞口在26光年外織女星軌道附近，那么這兩個(gè)洞口間通過(guò)超空間的隧道連接而成的蟲(chóng)洞，其長(zhǎng)度可能只有1000米。也就是說(shuō)，假如我們從地球附近的洞口走進(jìn)隧道前往織女星，我們只需經(jīng)過(guò)1000米的路程即可到達(dá)目的地。對(duì)這一條理想化的時(shí)間旅行捷徑，有不少物理學(xué)家表示懷疑。因?yàn)?，按照?ài)因斯坦場(chǎng)方程的預(yù)言，蟲(chóng)洞的壽命非常短暫，而且在強(qiáng)大輻射的轟擊下，它會(huì)比以往收縮、關(guān)閉得更快，快得就像根本不曾存在過(guò)一樣。此外，物理學(xué)家還沒(méi)有弄清楚蟲(chóng)洞的曲率是否真的能夠通過(guò)扭曲作用讓真空漲落成為奇點(diǎn)，從而打開(kāi)蟲(chóng)洞。在自然界中，物理學(xué)家并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的蟲(chóng)洞生成的方式，他們找不到什么理由去相信宇宙包含了任何會(huì)產(chǎn)生蟲(chóng)洞的奇點(diǎn)。即使存在這樣的奇點(diǎn)，也無(wú)法理解兩個(gè)奇點(diǎn)能在遙遠(yuǎn)的超空間里相遇而形成理想化的蟲(chóng)洞。

物理學(xué)家的這種懷疑不無(wú)道理。理想中假設(shè)的在兩奇點(diǎn)間出現(xiàn)的超空間，以及可以貫穿蟲(chóng)洞的具有負(fù)能量密度的奇異物，都是很難實(shí)現(xiàn)的、理想化的難題。既然時(shí)空曲率相當(dāng)于引力，那我們大致上可以這樣理解：兩個(gè)奇點(diǎn)的引力相互作用導(dǎo)致了時(shí)空曲率，或者說(shuō)兩奇點(diǎn)間的時(shí)空被壓縮了。例如，織女星遠(yuǎn)在26光年外，地球與織女星的這段路程是直線距離，通常的航天器要飛抵織女星，它的航程實(shí)際上并不是直線的。如果織女星與地球間的距離被彎曲到1000米，那么，兩個(gè)洞口處的引力之大是非常驚人的。這就難以想象，處于洞口附近的地球是如何抵御蟲(chóng)洞（盡管它不會(huì)演變成黑洞）引力而不被它吞噬掉的呢？至于負(fù)能量問(wèn)題，根據(jù)物理學(xué)家在最近十幾年來(lái)所做的一些理論研究顯示，由量子效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)能量物質(zhì)是不可能無(wú)限制地加以會(huì)聚的，它們會(huì)聚得越多，存在的時(shí)間就越短。如此說(shuō)來(lái)，蟲(chóng)洞沒(méi)有負(fù)能量物質(zhì)則不能穩(wěn)定，有了太多的負(fù)能量物質(zhì)也會(huì)不穩(wěn)定。

對(duì)于建造蟲(chóng)洞，有的科學(xué)家并不樂(lè)觀。法國(guó)的黑洞專(zhuān)家約翰·皮爾·盧米涅把它喻為“圖形游戲”時(shí)指出，“我們必須重新考察真實(shí)世界與其數(shù)學(xué)表述之間的關(guān)系，或者說(shuō)土地與地圖之間的關(guān)系這個(gè)微妙問(wèn)題”。這是因?yàn)?，物理方程的解并不是一定在真?shí)世界中存在的。他認(rèn)為，雖然科學(xué)史曾多次證明，今天看來(lái)是荒謬的東西明天可能成為普遍接受的事實(shí)，但時(shí)間倒退的旅行簡(jiǎn)直是對(duì)常識(shí)的侮辱。

除了技術(shù)上存在如何開(kāi)通安全的蟲(chóng)洞通道以及能否造出時(shí)間機(jī)器的難題外，時(shí)間旅行中遭遇到的“外祖母悖論”也是人們熱衷于談?wù)摰脑掝}。那么，時(shí)間旅行者究竟能不能干預(yù)歷史呢？霍金認(rèn)為，物理定律會(huì)制止你干預(yù)歷史，即使你要把外祖母推下懸崖，她也不會(huì)掉下去。有的人則認(rèn)為時(shí)間旅行者可以干預(yù)歷史，一切都可以重來(lái)。例如，戴維斯便認(rèn)為可以用多宇宙理論來(lái)解決“外祖母悖論”出現(xiàn)的矛盾。在戴維斯看來(lái)，世界不僅僅只有一個(gè)，而是有許多個(gè)平行的世界。當(dāng)你回到過(guò)去，你所看到的并不是你自己的世界，而是和你的歷史相似的另一個(gè)世界。所以，即使你在那個(gè)世界打死了自己的母親，但當(dāng)你回到自己的現(xiàn)實(shí)世界時(shí)，她不但依然活著，而且還生下了已經(jīng)長(zhǎng)大成人的你。

誠(chéng)然，平行宇宙的說(shuō)法看起來(lái)是一個(gè)很不錯(cuò)的理論，在許多個(gè)各自運(yùn)行的平行宇宙里，幾乎每一個(gè)時(shí)空中都有一個(gè)不同的“我”，那個(gè)時(shí)空的“我”雖然死了，但這個(gè)時(shí)空的“我”仍然是活著的。或者可以這樣說(shuō)，在現(xiàn)實(shí)中死去的人，在地獄里有一個(gè)“他”，在天堂里也有一個(gè)“他”，在別的什么時(shí)空里還有另一個(gè)身份和年齡都有所不同的“他”。這種事情聽(tīng)起來(lái)很荒唐，但有不少物理學(xué)家卻相信平行宇宙是存在的，而且還認(rèn)為它的存在是有科學(xué)依據(jù)的。20世紀(jì)50年代，物理學(xué)家在觀察量子的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，他們每次觀察的量子狀態(tài)都不相同，這就是量子的不確定性。由于宇宙空間的所有物質(zhì)都是由量子組成的，科學(xué)家由此推測(cè)，既然每個(gè)量子都有不同的狀態(tài)，那么宇宙也有可能不是只有一個(gè)，而是由多個(gè)類(lèi)似的宇宙組成。但是，如此類(lèi)推進(jìn)行假設(shè)的話，上帝、神仙以及妖魔的存在也是可能的了？在古人的描述中，上帝、神仙以及妖魔的行為不是更具有量子的特征嗎？

以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行推測(cè)并不是放諸四海而皆準(zhǔn)的。在做出上述假設(shè)之前，我們應(yīng)該嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厮伎嘉覀兡苷业蕉嗌倏尚诺囊罁?jù)來(lái)支持這種假設(shè)的成立。由于實(shí)驗(yàn)對(duì)象的本質(zhì)差異，物理學(xué)（或者在其他科學(xué)領(lǐng)域）中的許多實(shí)驗(yàn)是可以重復(fù)并且能夠在時(shí)間上連續(xù)進(jìn)行的?？墒?，自然界的發(fā)展歷史或人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展史卻無(wú)法進(jìn)行類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)。此外，一個(gè)電子在通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以顯示出多個(gè)數(shù)目以及不可思議的位置分布，可我們是否也能由此推測(cè)：一個(gè)人在通過(guò)雙縫門(mén)之后，也能使我們觀測(cè)到類(lèi)似一個(gè)電子在雙縫實(shí)驗(yàn)中所顯示出的多個(gè)數(shù)目嗎？

宇宙或許是對(duì)稱(chēng)的，對(duì)應(yīng)于“我們的”宇宙，可能還存在著一個(gè)或不止一個(gè)“他們的”宇宙。之所以劃分為“我們的”和“他們的”宇宙，不僅因?yàn)槿诵枰谡J(rèn)識(shí)對(duì)象身上找出“相互關(guān)系”來(lái)獲得知識(shí)，也因?yàn)椤八麄儭焙汀拔覀儭辈⒉皇峭活?lèi)群。因此，這種一分為二的劃分并不等同把宇宙看成是多宇宙，對(duì)稱(chēng)的宇宙（假設(shè)對(duì)稱(chēng)）實(shí)際上是一個(gè)完整的系統(tǒng)。

事實(shí)上，時(shí)間旅行所遇到的難題非常明顯。宇宙是如何收藏真實(shí)歷史的動(dòng)態(tài)時(shí)空的呢？組成宇宙天體演化過(guò)程（含人類(lèi)社會(huì)發(fā)展史）的每個(gè)片斷，是一個(gè)信息量大得驚人且操作起來(lái)極其復(fù)雜的時(shí)空系統(tǒng)。宇宙不可能以量子化的形式將所有過(guò)去的歷史隱藏起來(lái)，以便在某個(gè)時(shí)刻重現(xiàn)某段歷史的真實(shí)片斷來(lái)滿足時(shí)間旅行者的意愿。何況，若是按照戴維斯的多宇宙理論去推測(cè)，既然人的世界可以有多個(gè)，那么，太陽(yáng)系、銀河系以及本超星系團(tuán)也應(yīng)該有多個(gè)。以觀測(cè)到的10 000個(gè)星系團(tuán)去推測(cè)，觀測(cè)宇宙到底有多大呢？

由量子特征得出存在多個(gè)平行世界的科學(xué)推測(cè)，多宇宙理論不禁使人覺(jué)得它充滿了神的意味。而對(duì)于時(shí)間旅行和制造時(shí)間機(jī)器的科學(xué)設(shè)想，引用丹尼斯·薩頓所說(shuō)的一句話也許是貼切的：“科學(xué)的前沿總是一種由新的真實(shí)、合理的假設(shè)和輕狂的猜想組成的古怪混合?！?/p>