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時(shí)光旅行:夢想成真之路上的“蟲洞”和量子

2018-08-03 03:15:30
海外星云 2018年14期
關(guān)鍵詞:里特愛因斯坦物理學(xué)

藝術(shù)構(gòu)想圖:蟲洞可能是連接時(shí)空不同地方的捷徑

1000多年前中國就有“山中方一日,世上幾千年”的故事,涉及了時(shí)間相對(duì)性的概念。1895年英國小說家喬治·威爾斯(H.G.Wells)發(fā)表《時(shí)間機(jī)器》,講述了時(shí)光旅行。評(píng)論認(rèn)為這部書是科幻小說的開始。

100多年過去后,時(shí)光機(jī)器是否仍然停留在科幻領(lǐng)域,科學(xué)家是否已經(jīng)摸索到制造時(shí)間機(jī)器的線索呢?

著名物理學(xué)教授馬里特說,時(shí)光旅行不是夢想:“我認(rèn)為我是個(gè)有熱情的普通人,能激發(fā)我熱情的就是有可能做時(shí)光旅行。”

他一直想建造一個(gè)時(shí)光機(jī)器。他解釋說,他這方面的熱情和他早年的痛苦經(jīng)歷有關(guān)。

馬里特的父親煙癮很重,33歲就死于心肌梗塞,當(dāng)時(shí)馬里特年僅10歲。

這位康涅狄格大學(xué)的物理學(xué)者說,在父親死后的第二年、也就是他11歲的時(shí)候,他看到一本改變他人生的書,那就是威爾斯的《時(shí)光機(jī)器》。

馬里特說,那時(shí)候他想,如果他也能造一臺(tái)時(shí)光機(jī)器,他就能回到過去,再和他父親相聚,他可以挽救父親生命,改變一切。

雖然時(shí)光旅行看上去還十分遙遠(yuǎn),但是科學(xué)家正在探索一些自然謎團(tuán),這些探究終有一天能會(huì)讓時(shí)光旅行的夢想成為現(xiàn)實(shí)。

愛因斯坦認(rèn)為三維空間和時(shí)間相連,就相當(dāng)于四維空間。這種系統(tǒng)被他稱作時(shí)空,這也就是我們現(xiàn)在理解的宇宙模式。

但愛因斯坦還認(rèn)為時(shí)空可能卷曲,產(chǎn)生一個(gè)“橋”。這種現(xiàn)象就是所謂的“蟲洞”,這就像一個(gè)連結(jié)兩端的隧道,每一邊都和時(shí)空的不同點(diǎn)相連。

宇宙中可能自然存在“蟲洞”,俄羅斯科學(xué)家正試圖用射電望遠(yuǎn)鏡探測“蟲洞”。但是利用“蟲洞”進(jìn)行時(shí)光旅行并不容易。

澳大利亞昆士蘭大學(xué)的宇宙學(xué)家塔瑪拉。戴維斯認(rèn)為“蟲洞”可能是時(shí)光旅行的途徑

英國小說家喬治·威爾斯的科幻小說《時(shí)間機(jī)器》在20世紀(jì)60年代被拍成電影

最近的蟲洞可能遠(yuǎn)在許多光年以外。即使你能到達(dá)“蟲洞”,而且在里面旅行后生還,還是不能確定最后你能到達(dá)哪里。

有物理學(xué)家推測,將來人們可能像量體裁衣那樣定制“蟲洞”,不過現(xiàn)在我們對(duì)如何能夠做到這點(diǎn)仍然一無所知。

物理學(xué)還預(yù)測說“蟲洞”可能會(huì)坍塌,把里面的東西擠碎。如果時(shí)光機(jī)器能夠利用“蟲洞”,那么人們必須想辦法解決“蟲洞”這個(gè)能帶來麻煩的特性。

神秘的暗能量可能解決這個(gè)問題。在20世紀(jì)90年代,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙在加速擴(kuò)張,而不是像之前估計(jì)的那樣擴(kuò)張速度在減慢。

澳大利亞昆士蘭大學(xué)的宇宙學(xué)家塔瑪拉·戴維斯說,“宇宙中存在的一些物質(zhì)具有‘反引力效果,它有排斥力,而非吸引力。我們不知道它是什么,但是宇宙的大部分由這種物質(zhì)構(gòu)成。我們將它叫做暗能量?!?/p>

只有“蟲洞”的“洞口”持續(xù)足夠長時(shí)間,允許物體穿過,時(shí)光旅行才有可能。這需要類似負(fù)能量的東西,而這在日常世界中并不真正存在。

但是宇宙中到處都有的暗能量符合這個(gè)要求,如果我們能夠弄明白這是什么東西,我們就可能打開一個(gè)“蟲洞”,并且讓它持續(xù)打開,從一邊進(jìn)去,從另外一邊出來。

塔瑪拉·戴維斯教授說,“雖然我們不知道是否能夠作出一個(gè)‘蟲洞,我們是否有這個(gè)技術(shù)能力……但是,誰也不知道未來人類文明的能力”,“技術(shù)進(jìn)步如此迅速,可能時(shí)空本身也能成為受人控制的現(xiàn)象?!?/p>

“蟲洞”屬于物理學(xué)推測范疇,是實(shí)現(xiàn)時(shí)光旅行的一種方法。但是馬里特還有其他辦法。他做出了一個(gè)時(shí)光機(jī)器的方案,其概念靈感來自他12歲時(shí)讀過的一本關(guān)于愛因斯坦公式的書。

馬里特教授建造了一個(gè)桌面裝置來說明這些原理。他認(rèn)為,按此原理能夠造出真實(shí)有效的時(shí)光機(jī)器。首先,用激光生成環(huán)形光線。在這個(gè)“環(huán)形激光”內(nèi)應(yīng)該是被扭曲的空間,他解釋說,那“就像攪拌杯里的咖啡一樣”。

因?yàn)榭臻g和時(shí)間緊密相連,空間變形應(yīng)該也令時(shí)間扭曲。按照馬里特教授的理論,在小空間內(nèi)的激光強(qiáng)度足夠大,就應(yīng)該可能改變我們生活中正常的時(shí)間線路。

不過為了讓他的理論付諸實(shí)踐,這個(gè)概念需要巨大的能量,也需要把一切縮小、微觀化的途徑。

但是一旦我們有了時(shí)光機(jī)器,而且能夠成功地使用時(shí)光機(jī)器,就需要我們對(duì)時(shí)間本身有透徹的了解。

時(shí)空塊的概念的基礎(chǔ)是愛因斯坦的著名公式

一般的看法是宇宙是個(gè)恒定的時(shí)空“塊”;這個(gè)概念直接來自愛因斯坦公式。

澳大利亞悉尼大學(xué)的時(shí)間研究中心的主任克里斯蒂·米勒(Krisde Miller)博士說,“這個(gè)模型的重要性在于以下概念,即過去、現(xiàn)在和將來都同樣真實(shí)。因此你能想得到的一切,也就是曾經(jīng)存在過的、現(xiàn)在存在的、和將來存在的東西,它們都在這個(gè)時(shí)空里面?!?/p>

“恐龍仍然在過去的某個(gè)地方做恐龍應(yīng)該做的事情,我們現(xiàn)在都在這里,未來所有的東西也存在于時(shí)空的某個(gè)地方。”

想象這種時(shí)空塊模式的一個(gè)辦法是,像空間的其他地方那樣想象時(shí)間中的其他位置:“我們?cè)谙つ?,但是其他人在新加坡和倫敦。那些地方也一樣真?shí),只不過我們沒有和他們?cè)谝黄鸲选!?/p>

對(duì)于那些向往時(shí)間旅行的人來說,這是個(gè)好消息,因?yàn)檫@意味著沒有什么能阻止我們把我們現(xiàn)在的位置換成其他某個(gè)地方或其他某個(gè)時(shí)間。

但重要的是,這還意味著過去、現(xiàn)在和未來都已經(jīng)確定(寫好),因此,如果我們穿越時(shí)光回到過去,我們不能改變過去。援引一個(gè)常說的例子,我們應(yīng)該不能回到過去殺死某人的祖父母,那樣,他們的子孫在未來就不存在了。

“時(shí)空塊”理論認(rèn)為我們?nèi)粘5臅r(shí)間概念是個(gè)錯(cuò)覺,是人們合理化理解現(xiàn)實(shí)的途徑。不過加拿大滑鐵盧圓周理論物理研究所的里·斯莫林教授則不同意這種看法。他認(rèn)為時(shí)間流逝是個(gè)真實(shí)的、基本的現(xiàn)象。

里·斯莫林教授認(rèn)為時(shí)間流逝是個(gè)真實(shí)的、基本的現(xiàn)象,而不是像“時(shí)空塊”理論所說的“錯(cuò)覺”,因此“時(shí)間旅行也許實(shí)現(xiàn)不了”

他說“時(shí)間旅行也許實(shí)現(xiàn)不了”,“如果把現(xiàn)在的東西當(dāng)作真實(shí)的,過去的東西只是在現(xiàn)在的記憶和記錄意義上才是真實(shí)的,未來的還沒有存在……(時(shí)光旅行)無處可去?!?/p>

他的同事尼爾·圖洛克教授是圓周理論物理研究所的主任。他認(rèn)為,令人匪夷所思的量子物理可能會(huì)為此問題提供答案。

這是涉及微觀世界的物理學(xué),我們?cè)趯W(xué)校教科書上學(xué)到的古典物理學(xué)規(guī)則在那里并不適用。例如,在量子世界里面,一個(gè)粒子可能同時(shí)存在于多個(gè)地方。

“顯然存在某種可能,我們能在時(shí)間上退回去,”他說。“在量子世界中,沒有不可能的事情——粒子能夠穿墻而過?!?/p>

圖洛克教授解釋說,時(shí)光旅行仍然是十分遙遠(yuǎn)的希望,因?yàn)椤皩?duì)于如何能夠從現(xiàn)在回到過去,沒人真有任何可行的想法。”但是他又說:“話不能說死,因?yàn)閷頃?huì)有某個(gè)聰明人出來,告訴你如何打破已有規(guī)則?!保ㄕ杂鴱V播公司新聞網(wǎng))(編輯/華生)

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