时间简史Wormholes and Time Travel－10

 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。