□作者: 香港大学:李哲明
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什么是时间旅行呢?在很多电影和电视的 情节中,都有时间旅行的描写:通常是在主角走进一座所谓时光机之后, 时光机启动,在时光机中的主角和他附近的物件所经过的时间都很短,例 如主角没有明显地变老,但在时光机外的时间则有很大的改变。另外影片 中的主角是可以回到过去或跃进未来,在严谨科学的范畴中,我们能够建 造类似这样的时光机吗?
早在1895年,英国小说 家威尔斯已出版了
以时间旅行为体材的科幻小说
科学家发现,回到过去和跃进未来有很大 的分别,跃进未来很容易,但回到过去则很困难,甚至是不可能。我们先 讨论跃进未来。根据爱因斯坦的相对论,一个正在高速移动中的时钟会比 一个静止的时钟行得慢,例如可能我们的手表滴嗒、滴嗒的过了两秒,但 一个高速移动中的时钟只是滴、嗒的过了一秒。那时钟移动的速度越高, 它便行得越慢。相对论亦指出,没有东西的速度能高过光速,并且时钟移 动的速度越接近光速,它便越慢。这个现象不只限于时钟,任何高速移动 的物体的时间都会变慢。
若果我们能建造一艘太空船,以接近光速 相对地球移动,太空船中的太空人并不会觉得有任何不妥的地方,例如他 仍然会认为需要一小时才能看完一个电视节目,这是因为太空船中所有东 西的时间都会变慢了。但地球上的人便会看见太空船中所有东西都以慢动 作进行,一个小时的电视节目需要多于一小时才结束;当它回到地球时, 那些太空人会认为只过了很短的时间,但地球上的一切都过了很久很久, 这艘太空船便是我们所需要的跃进未来的时光机。我们虽然还未能够建造 一艘能这样高速移动的太空船,但我们能将一些细小的粒子加速,而实验 已证实了一些寿命短的粒子在高速移动中的寿命会延长。
理论上,我们是可以跃进未来,那我们可 以回到过去吗?在科普刊物中,我们间中便会听说有科学家提出回到过去 的方法,但经详细研究后发现,所有这些方法都有很大的漏洞,例如有人 曾经提出利用黑洞的近亲虫洞作为时光机,但这时光机只是单向:只能进 入不能离开;又有人曾利用「宇宙弦」作回到过去的工具,后来却发现需 要全宇宙的能量才能建造那时光机,所以也是不可行的。这令科学家提出 「时序保护」的猜想,即任何人也不能建成回到过去的时光机。现在我们 仍然无从证明或否定这猜想。
「时序保护」理论是由着 名物理学家霍金于1992年提出,
他认为大自然为了防止出现时序上的矛盾,
是不会容许时光机存在的
虽然科学家不能肯定我们永远不能建造回 到过去的时光机,但是却可以肯定即使我们能回到过去,最早也只能回到 第一部时光机成功建造的那一刻,亦即未来的人不能回到我们的现在,因 为我们未能建造时光机。这很易理解,因为若不是如此,我们应该已经见 到很多未来的人来旅行。
若有回到过去的时光机,便会产生两类逻 辑上的矛盾。第一类是所谓弒父的矛盾,即如果有人回到他出生前杀了他 的父亲,那么,他父亲都死了,又何来有他本人呢?若果没有他本人,那 么杀他父亲的又是谁呢?第二类是所谓无中生有的矛盾,若有未来的人回 到二十世纪初,告诉爱因斯坦相对论,那么相对论是谁人提出的呢?那未 来人从他老师学懂相对论,那老师又从他的老师学懂相对论,推本索源, 我们都是从爱因斯坦学懂相对论,但爱因斯坦又从那未来人学来的,是否 从来没有人提出过相对论呢?
科学家没有解决这两类矛盾的方法,也不 完全清楚这两个矛盾和时光机的关系,例如我们是否只可建造没有矛盾的 时光机?或是我们根本不能建造回到过去的时光机?这些都是有待研究的 问题。
画家笔下的虫洞
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文章作者:香港大学:李哲明
责任编辑:skylook
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