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不要以为像“月光宝盒”那样的时间机器是不可能的,“宇宙不仅比我们所想象的神秘,而且比我们所能想象的还要神秘”。
莫里特的时间机器
在罗兰·莫里特博士的心目中,他的父亲波尔特·莫里特是世界上最优秀的。波尔特在33岁那年死于心脏病,而那时罗兰只有10岁。“我非常爱我的父亲,”莫里特教授对我们说,“那对我来说真是一场灾难”。像其他聪明的小孩一样,小莫里特试图从书中找到安慰。特别是那本威尔士在1895年写的小说《时间机器》。该小说讲述了一个年轻的科学家,为了回到过去拯救已经死亡的未婚妻,用黄铜和水晶成功地制造了一部时间机器。这本小说具有里程碑的意义,因为该书作者先于爱因斯坦理论性地提出:时间是可以改变、移动的第四维。也许大人看了这本小说,只会认为这是不可能的,但对年幼的莫里特来说,这绝对是一个希望。从此,在他心目中就有一个梦想,回到过去看看自己的父亲,并想办法让他活下来。
莫里特于2000年5月发表了一篇名为《环形激光电磁辐射的微重力场》的文章,文章中介绍了时间机器的原理,其基础就是爱因斯坦的理论:光和物质都是能量的不同形式。莫里特认为,既然如此,物质可以在时空中弯曲、转向或变形,光为什么不可以呢?如果光真的可以弯曲,那么事情就好办了。莫里特打算造一个“环形激光”装置,从理论上讲,该装置可以产生环形光电子束,这种光电子束在光子水晶中可能改变光的传播方向,并且使其传播速度减慢。将一个中子微粒释放到光电子束的中心,简单地说,光电子束可能会与光线沿着相反的方向运动,这就有可能使时空扭曲。想象用一个勺子在水中搅拌,就会形成一个漩涡,只不过在上面的装置中,漩涡是时空的扭曲。过去,现在和将来就这样旋转起来,所以,未来先于过去发生也就成了可能。但是这一切并不足以使人激动,因为中子是极其微小的颗粒,在被释放到光电子束中心的过程中,如果其旋转受到影响,那么结果可能就会让人失望。
关于近期的试验,莫里特已经有了充分的理论准备。把两个完全一样的放射性中子释放到环形光电子束中,使得其中一个沿着光电子束的方向运动,另外一个与之相反。由于放射性元素的衰变周期是已知的,所以就可以通过同时监测两个中子的衰变情况,来确定它们在光电子束中实际上所经历的时间。如果同时检测到的衰变情况不同,那就说明两个微粒在光电子束中所经历的时间实际上是不同的,这也就证明了时间是可以被改变的。莫里特说:“最终,我们会看到一颗从来没有见过的中子。实际上,那是从未来回到现在的中子,通过衰变情况我们可以证明这一点。”如果这个试验成功的话,我们就可以确定时间的构造是可以被光改变的,一个事物(或事件)也可以回到过去。因为如果该实验把中子送回过去,从理论上来说,就可以把你我送到过去。我们暂且把工程问题放到一边,设想有一个足够大的机器,人可以到光电子束中。在里面,你可能会有向前运动的感觉,但是由于时空的旋转,你实际上是在向过去运动。所以你可以回到过去,说不定就是你刚才进入该仪器的那一刻。
莫里特博士的构想得到了很多专家的认同,而且吸引了诸多媒体的目光,但是也有相当多的人对此持怀疑态度。莫里特表示他非常欢迎这些意见。这毕竟是学术性的问题,在严肃的科学领域内,自己的设想被怀疑或者否定并不是什么坏事情。
到未来旅行已经被证明可行
我们大多数人还安逸地生活在牛顿时代。大家都知道苹果从树上掉下来是因为万有引力。而且我们都相信时间是一个常量,对任何事物来说时间都是以相同的速度流逝的,或者用牛顿的话说,时间是“与客观世界无关的匀速流动的”。但是,在19世纪确定了光的传播速度是186000英里/秒之后,这些理论都有了问题。因为光速是一个常量,时间和距离就成了可以伸展也可以压缩的事物。
让我们看下面的例子:两辆汽车在高速公路上,同时开着照明灯。其中一辆静止,另一辆以每小时100英里的速度向你行驶。如果距离和时间都是与客观世界无关的常量,那么行驶的那辆汽车的照明灯光靠近你的速度应该是光速再加上100英里/小时,它应该先于另外一辆汽车的灯光到达你所在的位置,但是实际情况却不是这样。举这个例子是想方便大家明白,时间以及你的汽车之间的距离由于汽车的速度都被压缩了。确切的说,质量、速度还有时间都是相对于光速来讲的,这三个要素都是随着物体的运动速度的变化而变化的。这就是爱因斯坦狭义相对论的核心内容。由于我们日常生活中的速度和光速相距甚远,所以一般情况下都没有考虑这种影响。但是如果我们的速度足够快,就不能不考虑这种影响了。
1975年,卡洛·艾里教授为了检验爱因斯坦的狭义相对论,将两个同步的钟表,一个放到飞机上,一个放在地面上。经过一段时间的飞行后,飞机上的钟表比在陆地上的慢。由于飞行速度快,对飞机上的钟表来说时间被压缩了,实际上该钟表已经从过去来到现在旅行了。普林斯顿大学的J·里查德·歌特教授在他的《爱因斯坦世界的时间旅行》一书中提及,全世界最早完成到未来旅行的人是宇航员舍举·艾德纽,因为他在太空中高速飞行了748天。歌特教授计算艾德纽以每小时17000英里的速度飞行了两年多,他已经到了1/50秒之后的未来了。这是一个完全可以忽略不计的时间,但是如果我们可以以光速旅行(我们暂且不考虑技术问题、能量需求问题以及巨大的摩擦力),那情况会是怎样的呢?英国的物理学家斯蒂文·普雷斯顿在他的主页上称,按照牛顿的学说,即时间“是与客观世界无关的均匀流动的”,我们要到距离地球220万光年远的仙女座,需要2065年。
到过去旅行困难重重
如果我们用狭义相对论来看这个问题,情况就不一样了。设想有一个宇宙飞船,它可以用一年时间加速,使其速度等于光速,因此之后该飞船和仙女座的距离缩短为零,他不用时间就可以到达仙女座。这样算来,该宇航员用1年的时间到仙女座,然后再用1年的时间返回总共只要两年。但是回到地球后他会发现,他的孪生兄弟已经在220万年以前离开人世。因为光速飞行,该宇航员已经完成了他的未来之旅,而他的兄弟却没有,所以会出现这样的情况。这与自然规律是一致的,到过去旅行依然困难重重。
这项研究再次引出了爱因斯坦和他的广义相对论。
我们将一个保龄球放置在一弹性表面上,由于保龄球的质量,弹性表面会发生扭曲,如果此时再放置一个小球到这个表面上,它就会绕着保龄球旋转。而且,已经有实验证明,越是靠近质量大的物体,时间就会越慢,在地球上运行的钟表要比在真空的宇宙飞船中的慢。所以从理论上来讲,如果一个质量非常大的物体,可以沿着既定方向旋转,就可以使时间倒流(当然,要明白这一点,必须先理解广义相对论)。但是到哪里找这样大质量的物体呢?
黑洞,这是大多数物理学家考虑到的答案。由于燃烧尽了的恒星等天体自身塌缩的重力作用而不断被压缩,它的体积趋向于零而密度变得无穷大,这样,围绕这些点的一定空间就形成了一个黑洞。黑洞的引力无比强大,任何东西靠近它的时候就会被它吞噬掉,就连光也逃脱不了这样的厄运。
“祖父悖论”众说纷纭
然而,黑洞对我们来说又有太多的不确定性,所以要进行这项实验几乎是不可能的。而莫里特的想法是,既然光和物质都是能量的形式,所以可以考虑制造一个光的漩涡,这样就避免了关于黑洞的难题。具体内容我们在前面已经介绍了。让我们退一步想象一下,如果真的可以回到过去,会发生什么样的事情呢?有一个人,他情愿自己从来都没有存在过,所以他决意要通过时间机器回到他祖父的那个年代,在他祖父结婚之前将其杀害。他是这样认为的,没有祖父就没有父亲,没有父亲就没有我。如果真是这样,他又怎么会存在,并且能够回到过去杀害他的祖父呢?这就是“祖父悖论”,一个只要一谈起返回过去就会被提起的哲学问题。关于“祖父悖论”的解释,有很多说法。
剑桥大学的斯蒂芬·厚肯教授提出了“年代保护推测”,就是说存在一种自然规律,过去的事情是改变不了的。也许那个人想回到过去杀害自己的祖父,但最终由于种种原因没有成功。用另外一种观点解释,量子物理学家认为,存在着无限多的宇宙,任何可能性都是事实。换句话说,在一个世界中那人回到过去杀害了自己的祖父,但在另外一个世界中却没有成功。物理学家内曼说:“或许还存在一种可能,一种非常让人扫兴的可能,也许技术文明没有足够的时间跨度去制造一部时间机器。人类文明的发展会带来很多负面效应,例如温室效应。这种机制决定了文明不可能存在很长时间。因此一个社会可能正处于成功地制造出时间机器的边缘,就被污染或者其他因素所毁灭。新的文明孕育、发源,直到成熟,但到了一定的限度后,又瓦解了……”不要以为这些解释都太牵强,“宇宙不仅比我们所想象的神秘,而且比我们所能想象的还要神秘”。因此,关于“祖父悖论”,并不足以让莫里特担心。他认为,“多世界论”和物理学是一致的,不能因为我们不知道宇宙是如何工作的,就认为时间旅行是不可能的。
莫里特乐观地认为,总有一天载人的时间机器可以问世。他说:“当年怀特兄弟发明出的世界上第一架飞机,只能飞十几码远,但是现在是怎样的情况呢?不要被困难所折服,我们应该努力克服工程上的一个又一个难题。”
(编辑/张蕙)
莫里特的时间机器
在罗兰·莫里特博士的心目中,他的父亲波尔特·莫里特是世界上最优秀的。波尔特在33岁那年死于心脏病,而那时罗兰只有10岁。“我非常爱我的父亲,”莫里特教授对我们说,“那对我来说真是一场灾难”。像其他聪明的小孩一样,小莫里特试图从书中找到安慰。特别是那本威尔士在1895年写的小说《时间机器》。该小说讲述了一个年轻的科学家,为了回到过去拯救已经死亡的未婚妻,用黄铜和水晶成功地制造了一部时间机器。这本小说具有里程碑的意义,因为该书作者先于爱因斯坦理论性地提出:时间是可以改变、移动的第四维。也许大人看了这本小说,只会认为这是不可能的,但对年幼的莫里特来说,这绝对是一个希望。从此,在他心目中就有一个梦想,回到过去看看自己的父亲,并想办法让他活下来。
莫里特于2000年5月发表了一篇名为《环形激光电磁辐射的微重力场》的文章,文章中介绍了时间机器的原理,其基础就是爱因斯坦的理论:光和物质都是能量的不同形式。莫里特认为,既然如此,物质可以在时空中弯曲、转向或变形,光为什么不可以呢?如果光真的可以弯曲,那么事情就好办了。莫里特打算造一个“环形激光”装置,从理论上讲,该装置可以产生环形光电子束,这种光电子束在光子水晶中可能改变光的传播方向,并且使其传播速度减慢。将一个中子微粒释放到光电子束的中心,简单地说,光电子束可能会与光线沿着相反的方向运动,这就有可能使时空扭曲。想象用一个勺子在水中搅拌,就会形成一个漩涡,只不过在上面的装置中,漩涡是时空的扭曲。过去,现在和将来就这样旋转起来,所以,未来先于过去发生也就成了可能。但是这一切并不足以使人激动,因为中子是极其微小的颗粒,在被释放到光电子束中心的过程中,如果其旋转受到影响,那么结果可能就会让人失望。
关于近期的试验,莫里特已经有了充分的理论准备。把两个完全一样的放射性中子释放到环形光电子束中,使得其中一个沿着光电子束的方向运动,另外一个与之相反。由于放射性元素的衰变周期是已知的,所以就可以通过同时监测两个中子的衰变情况,来确定它们在光电子束中实际上所经历的时间。如果同时检测到的衰变情况不同,那就说明两个微粒在光电子束中所经历的时间实际上是不同的,这也就证明了时间是可以被改变的。莫里特说:“最终,我们会看到一颗从来没有见过的中子。实际上,那是从未来回到现在的中子,通过衰变情况我们可以证明这一点。”如果这个试验成功的话,我们就可以确定时间的构造是可以被光改变的,一个事物(或事件)也可以回到过去。因为如果该实验把中子送回过去,从理论上来说,就可以把你我送到过去。我们暂且把工程问题放到一边,设想有一个足够大的机器,人可以到光电子束中。在里面,你可能会有向前运动的感觉,但是由于时空的旋转,你实际上是在向过去运动。所以你可以回到过去,说不定就是你刚才进入该仪器的那一刻。
莫里特博士的构想得到了很多专家的认同,而且吸引了诸多媒体的目光,但是也有相当多的人对此持怀疑态度。莫里特表示他非常欢迎这些意见。这毕竟是学术性的问题,在严肃的科学领域内,自己的设想被怀疑或者否定并不是什么坏事情。
到未来旅行已经被证明可行
我们大多数人还安逸地生活在牛顿时代。大家都知道苹果从树上掉下来是因为万有引力。而且我们都相信时间是一个常量,对任何事物来说时间都是以相同的速度流逝的,或者用牛顿的话说,时间是“与客观世界无关的匀速流动的”。但是,在19世纪确定了光的传播速度是186000英里/秒之后,这些理论都有了问题。因为光速是一个常量,时间和距离就成了可以伸展也可以压缩的事物。
让我们看下面的例子:两辆汽车在高速公路上,同时开着照明灯。其中一辆静止,另一辆以每小时100英里的速度向你行驶。如果距离和时间都是与客观世界无关的常量,那么行驶的那辆汽车的照明灯光靠近你的速度应该是光速再加上100英里/小时,它应该先于另外一辆汽车的灯光到达你所在的位置,但是实际情况却不是这样。举这个例子是想方便大家明白,时间以及你的汽车之间的距离由于汽车的速度都被压缩了。确切的说,质量、速度还有时间都是相对于光速来讲的,这三个要素都是随着物体的运动速度的变化而变化的。这就是爱因斯坦狭义相对论的核心内容。由于我们日常生活中的速度和光速相距甚远,所以一般情况下都没有考虑这种影响。但是如果我们的速度足够快,就不能不考虑这种影响了。
1975年,卡洛·艾里教授为了检验爱因斯坦的狭义相对论,将两个同步的钟表,一个放到飞机上,一个放在地面上。经过一段时间的飞行后,飞机上的钟表比在陆地上的慢。由于飞行速度快,对飞机上的钟表来说时间被压缩了,实际上该钟表已经从过去来到现在旅行了。普林斯顿大学的J·里查德·歌特教授在他的《爱因斯坦世界的时间旅行》一书中提及,全世界最早完成到未来旅行的人是宇航员舍举·艾德纽,因为他在太空中高速飞行了748天。歌特教授计算艾德纽以每小时17000英里的速度飞行了两年多,他已经到了1/50秒之后的未来了。这是一个完全可以忽略不计的时间,但是如果我们可以以光速旅行(我们暂且不考虑技术问题、能量需求问题以及巨大的摩擦力),那情况会是怎样的呢?英国的物理学家斯蒂文·普雷斯顿在他的主页上称,按照牛顿的学说,即时间“是与客观世界无关的均匀流动的”,我们要到距离地球220万光年远的仙女座,需要2065年。
到过去旅行困难重重
如果我们用狭义相对论来看这个问题,情况就不一样了。设想有一个宇宙飞船,它可以用一年时间加速,使其速度等于光速,因此之后该飞船和仙女座的距离缩短为零,他不用时间就可以到达仙女座。这样算来,该宇航员用1年的时间到仙女座,然后再用1年的时间返回总共只要两年。但是回到地球后他会发现,他的孪生兄弟已经在220万年以前离开人世。因为光速飞行,该宇航员已经完成了他的未来之旅,而他的兄弟却没有,所以会出现这样的情况。这与自然规律是一致的,到过去旅行依然困难重重。
这项研究再次引出了爱因斯坦和他的广义相对论。
我们将一个保龄球放置在一弹性表面上,由于保龄球的质量,弹性表面会发生扭曲,如果此时再放置一个小球到这个表面上,它就会绕着保龄球旋转。而且,已经有实验证明,越是靠近质量大的物体,时间就会越慢,在地球上运行的钟表要比在真空的宇宙飞船中的慢。所以从理论上来讲,如果一个质量非常大的物体,可以沿着既定方向旋转,就可以使时间倒流(当然,要明白这一点,必须先理解广义相对论)。但是到哪里找这样大质量的物体呢?
黑洞,这是大多数物理学家考虑到的答案。由于燃烧尽了的恒星等天体自身塌缩的重力作用而不断被压缩,它的体积趋向于零而密度变得无穷大,这样,围绕这些点的一定空间就形成了一个黑洞。黑洞的引力无比强大,任何东西靠近它的时候就会被它吞噬掉,就连光也逃脱不了这样的厄运。
“祖父悖论”众说纷纭
然而,黑洞对我们来说又有太多的不确定性,所以要进行这项实验几乎是不可能的。而莫里特的想法是,既然光和物质都是能量的形式,所以可以考虑制造一个光的漩涡,这样就避免了关于黑洞的难题。具体内容我们在前面已经介绍了。让我们退一步想象一下,如果真的可以回到过去,会发生什么样的事情呢?有一个人,他情愿自己从来都没有存在过,所以他决意要通过时间机器回到他祖父的那个年代,在他祖父结婚之前将其杀害。他是这样认为的,没有祖父就没有父亲,没有父亲就没有我。如果真是这样,他又怎么会存在,并且能够回到过去杀害他的祖父呢?这就是“祖父悖论”,一个只要一谈起返回过去就会被提起的哲学问题。关于“祖父悖论”的解释,有很多说法。
剑桥大学的斯蒂芬·厚肯教授提出了“年代保护推测”,就是说存在一种自然规律,过去的事情是改变不了的。也许那个人想回到过去杀害自己的祖父,但最终由于种种原因没有成功。用另外一种观点解释,量子物理学家认为,存在着无限多的宇宙,任何可能性都是事实。换句话说,在一个世界中那人回到过去杀害了自己的祖父,但在另外一个世界中却没有成功。物理学家内曼说:“或许还存在一种可能,一种非常让人扫兴的可能,也许技术文明没有足够的时间跨度去制造一部时间机器。人类文明的发展会带来很多负面效应,例如温室效应。这种机制决定了文明不可能存在很长时间。因此一个社会可能正处于成功地制造出时间机器的边缘,就被污染或者其他因素所毁灭。新的文明孕育、发源,直到成熟,但到了一定的限度后,又瓦解了……”不要以为这些解释都太牵强,“宇宙不仅比我们所想象的神秘,而且比我们所能想象的还要神秘”。因此,关于“祖父悖论”,并不足以让莫里特担心。他认为,“多世界论”和物理学是一致的,不能因为我们不知道宇宙是如何工作的,就认为时间旅行是不可能的。
莫里特乐观地认为,总有一天载人的时间机器可以问世。他说:“当年怀特兄弟发明出的世界上第一架飞机,只能飞十几码远,但是现在是怎样的情况呢?不要被困难所折服,我们应该努力克服工程上的一个又一个难题。”
(编辑/张蕙)