為你找到“捷徑”了,收好這份時間旅行指南

北京時間8月5日消息,回到過去估計是不可能了,但我們有沒有辦法穿越到未來呢?2009年,英國物理學家斯蒂芬·霍金為時間旅行者舉辦了一場派對。不過,這場派對的請柬是在一年後才發出的,因此只有來自未來的時間旅行者才能按照約定日期和地點赴約。當然,最後的結果大家都知道了:除了霍金,沒有其他人來參加這場派對。霍金本人也據此認為,時間旅行是不可能的。退一步說,即使時間旅行是可能的,霍金等研究者也認為,你永遠無法回到你的時間機器建成之前。

那麼,如果是去未來旅行呢?那就是另一回事了。

事實上,我們一直都是時間旅行者,因為我們就處於時間的洪流中,每時每刻、一分一秒,都在從過去前往未來。但時間就像河流一樣,會在不同的地方以不同的速度流動。就目前所知的科學而言,的確有幾種方法可以讓我們穿越到未來。

1、藉助速度的時間旅行

想要穿越到遙遠的未來,最簡單、最實用的方法是達到非常快的速度。根據愛因斯坦的狹義相對論,當你以接近光速的速度旅行時,相對於外界,你所感覺到的時間會變慢。

這不僅僅是一個猜想或思想實驗,而是已經經過了測量。物理學家進行了一項實驗,將兩個原子鐘一個放在噴氣式飛機上高速飛行,另一個靜止放在地球上靜止。結果表明,高速飛行的原子鐘時間走得更慢。

當然,就目前的飛行器而言,這種影響是微乎其微的。但如果你是在一艘以90%光速飛行的宇宙飛船里,你所經歷的時間就會比在地球上慢2.6倍。也就是說,當你的速度越接近光速時,你在時間中的旅行就越極端。

愛因斯坦認為通過蟲洞可以做瞬時的空間轉移或時間旅行

愛因斯坦認為通過蟲洞可以做瞬時的空間轉移或時間旅行

目前人類技術所能達到的最高速度可能來自於大型強子對撞機(LHC),在其環狀隧道中呼嘯而過的質子速度可達光速的99.9999991%。根據狹義相對論,我們可以計算出這些質子的1秒鐘相當於27,777,778秒,即大約11個月。

也正因為如此,粒子物理學家在研究衰變的粒子時必須考慮“時間膨脹”的影響。在實驗室中,介子通常在2.2微秒內衰變;但快速移動的介子,比如宇宙射線撞擊上層大氣時產生的介子,則需要10倍的時間才能衰變。

2、藉助引力的時間旅行

這種時間旅行的方法也是受到愛因斯坦理論的啟發。根據他的廣義相對論,當你感受到的引力越強時,時間就移動得越慢。

例如,當你越靠近地球中心時,引力就會越強;換言之,你的腳經歷的時間要比你的頭來得慢。同樣,這種影響也是可以測量的,儘管異常微小。2010年,美國國家標準與技術研究所(NIST)的物理學家們將兩個原子鐘放在不同高度的架子上,相差33厘米,測量它們計時速度的差異。結果發現,位置較低的原子鐘時間走得更慢,因為它所受到的重力稍強。

要前往遙遠的未來,我們或許只需要一個引力極強的區域,比如黑洞。越接近事件視界,時間流動就越慢。當然,這也是有很大風險的,因為跨越事件視界后,你就永遠無法逃脫。而且,這種方法的效用並不是很明顯,所以可能不值得一試。

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假設你有技術能穿越遙遠的距離到達一個黑洞(我們距離最近的黑洞大約3000光年),那麼在旅行過程中產生的時間膨脹將遠遠大於任何圍繞黑洞運動所產生的時間膨脹。電影《星際穿越》(Interstellar)的科學顧問基普·索恩表示,在一顆靠近黑洞的行星上待1小時,相當於在地球上待7年,這樣的情況異常極端,在我們的宇宙里是不可能的。

也許最令人震驚的事情是,根據衛星的速度和它們所受到的重力,全球定位系統(GPS)必須考慮衛星的時間膨脹效應才能正常運作。如果沒有這些校正,你手機的GPS功能將無法精確定位你在地球上的位置,甚至都達不到幾公里的精確度。

3、通過假死進行時間旅行

另一種時間旅行到未來的可能方法是減緩對時間的感知,先讓你放慢或停止生理過程,然後再重新恢復。

細菌孢子可以在假死狀態下存活數百萬年,直到遇到合適的溫度、水分和食物條件時,它們的新陳代謝會再次啟動。一些哺乳動物,如熊和松鼠等,會在冬眠期間減慢新陳代謝,大大減少細胞對食物和氧氣的需求。

電視劇《迷失太空》(Lost in Space)中對未來的想象

電視劇《迷失太空》(Lost in Space)中對未來的想象

人類能效仿這些生物嗎?在目前的技術水平下,完全停止新陳代謝再重新恢復是很難做到的,幾乎沒有可能,但一些科學家正致力於誘導一種至少持續數個小時的短期休眠狀態。這或許剛好足夠讓一個人在到達醫院之前度過緊急醫療情況,比如心臟驟停。

2005年,美國科學家展示了一種減緩小鼠(不冬眠)新陳代謝的方法。他們將小鼠暴露在小劑量的硫化氫中,這種氣體所結合的細胞受體與氧氣相同。實驗中,小鼠的核心體溫降至13℃,代謝速度降低了10倍。這一狀態維持6個小時后,小鼠依然能恢復正常,沒有任何不良反應。不幸的是,在羊和豬身上進行的類似實驗沒有成功,表明這種方法可能不適用於大型動物。

另一種方法是用冷的鹽溶液代替血液,以誘導低溫冬眠,這種方法已經在豬身上取得了效果,目前美國研究者正在進行人體臨床試驗。

4、穿越蟲洞的時間旅行

廣義相對論還允許時空中存在某種捷徑,即蟲洞。1916年,奧地利物理學家路德維希·弗萊姆首次提出了蟲洞的概念,1930年代,愛因斯坦和納森·羅森在研究引力場方程時假設黑洞與白洞通過蟲洞連接,並認為通過蟲洞可以做瞬時的空間轉移或時間旅行。簡單來說,蟲洞是宇宙中連接兩個不同時空的狹窄隧道,可能跨越10億光年甚至更大的距離,或者不同的時間點。

包括斯蒂芬·霍金在內的許多物理學家認為,蟲洞會在比原子小得多的量子尺度上不斷出現和消失。或許我們能寄希望於捕捉這樣一個蟲洞,並將其膨脹到能容納人類的尺寸。當然,這一壯舉需要巨大的能量,但在理論上是可能的。

然而,到目前為止,證明這兩種方法的嘗試都失敗了,歸根結底還是因為廣義相對論和量子力學之間的不相容。

5、光的時間旅行

美國物理學家羅恩·馬利特提出了另一個關於時間旅行的想法:利用旋轉的光柱扭曲時空。理論上,任何落在這個旋轉光柱中的東西都可以在空間和時間中被拖拽,就像你用勺子攪動咖啡后,咖啡上的泡沫也會隨之旋轉一樣。

根據馬利特的說法,正確的幾何結構可以引導我們穿越到過去或未來。自2000年發表這一理論以來,馬利特一直在努力籌集資金,希望能進行一個證明該概念的實驗。在這項實驗中,他將在圓形布局的旋轉激光器中投放中子。

不過,馬利特的觀點並沒有引起其他物理界人士的重視。有人認為他的基本模型所涉及的假設會受到奇點的困擾,而奇點在物理學中是“不可能”的東西。(任天)

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