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I used to live in a room full of mirrors; all I could see was me. I take my spirit and I crash my mirrors, now the whole world i
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时间简史Wormholes and Time Travel-10

(2019-05-09 15:06:05) 下一个

 The Brief History of Time—Stephen Hawking

 

10-Wormholes and Time Travel

 

在上一章我们讲到时间具有方向性,时间就像单向的铁路轨道,一直向前,这就是为什么我们记住的是过去而不是未来。

 

可是有没有这个可能,如果这个单向的铁路轨道含有分支,或者带有环道,虽然时间一直向前,但如果驶入环道,有没有可能回到原先的出发点?也就是说,有没有可能我们可以穿越未来或者过去?

 

很多科幻小说都有这种时间穿越的故事,但是这个理念一直到1949年Kurt Godel 根据广义相对论发现了一个新的 space-time,在科学界才被认为具有可能性。

 

Godel 因为和爱因斯坦同在Princeton, 深谙广义相对论。他的space-time 有一个特点,就是整个宇宙在不停地旋转。相对于什么旋转?相对于如陀螺仪的两个顶点之间的直线轴旋转。

 

根据观察现在我们知道宇宙并不旋转,但是,根据广义相对论,我们有理由相信会有其他的space-time 存在,而它们的存在,意味着时间穿越的可能性。比如在一个旋转的黑洞里存在着space-time。另一个存在可能性是,当两个快速运动的宇宙弦(cosmic strings)在相互经过对方时形成space-time。宇宙弦就像细长的绳子,它们狭长但横截面非常小,具有巨大的力量,可以推动地球在1/30秒内从速度0达到每小时60 迈。宇宙虽然在开始形成的时候不具有弯曲的空间,但在早期物质突破平衡对称性结构的过程中,有可能形成宇宙弦。

 

对于科幻小说的作者来说,描述星际或银河之间的旅行面临一个巨大的问题,那就是时间的相对性。也就是说,宇航员即使在接近光速的速度在洲际间旅行,当他回来的时候,他会发现他离开时的人们也许已经过世几千年。科幻作者需要找到一个更实际的旅行方式,既然任何速度都不能超过光速,那么有没有捷径比如wormhole可以缩短在星际间旅行的距离?

 

1935年爱因斯坦和Nathan Rosen提出,广义相对论允许bridges(桥梁)也就是今天我们所称的wormhole 的存在。但是,bridges 不能持续足够的时间让宇宙飞船通过,宇宙飞船最后会碰到singularity。 但是在特定的条件下,当某个特定的space-time具有像马鞍一样的负弯曲时(一般的space-time 都是正弯曲),能够保证wormhole的持续开放,从而飞船可以安全通过。

 

量子力学提供了空间负能量存在的可能性,使space-time 的负弯曲成为可能。进一步说,量子力学提供了时间穿越的可能性(time machine)。

 

因为wormhole的捷径,理论上人们在A和B点间以超过光速的速度旅行,因此我们可以访问未来,也可以回到从前。我们不禁要问,是不是UFO是未来的人们来访问我们?为什么他们没有告诉我们如何制造time machine? 是不是因为我们在科学上还不够发达?如果我们可以回到从前,我们可不可以修改历史?

 

时间穿越的可能性在科学界有待继续探讨。

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