周興華
“時光一去不復(fù)返,往事只能回味。”正像一首懷舊歌曲中所唱的那樣,時間是單向流動的,人類只是時間長河中的一葉小舟,只能隨波逐流。假如能在時光隧道中任意穿梭,那無疑對每個人都具有極大的誘惑力。愛因斯坦的相對論揭示出,當(dāng)你以99995%的光速前往500光年之外的某顆恒星旅行后返回時,地球已過了1000年,而你只不過長了10歲而已。假如進(jìn)一步設(shè)想,你的旅行速度超過了光速,那么時光將倒流,你將越來越年輕,最終回到母親的子宮中。顯然這是無比荒誕的。愛因斯坦指出,當(dāng)一個物體的速度愈接近于光速,則其質(zhì)量愈大,這樣用于推進(jìn)的能量必須加大才行,如果該物體的速度達(dá)到光速,則推進(jìn)的能量將需無窮大,因此光速是可望而不可即的,也即我們不可能超過光速。
物理學(xué)的原理還允許時間之旅存在嗎?至少在原子內(nèi)部是允許的。正電子可被看成是在時間上倒走的電子。正電子與電子碰撞后湮滅的過程,我們可以看成是一個單一的電子在時間軌道上以N狀做曲折移動——與時間方向一致時是負(fù)電子,與時間方向相反時是正電子,再折回來又是負(fù)電子。但在宏觀世界中要這樣做幾乎是渺茫的。愛因斯坦的廣義相對論指出,空間和時間是彎曲的,在靠近質(zhì)量巨大的物體時曲率更大。如果一個物體的質(zhì)量大到使時空的曲率幾乎無窮大時,就會產(chǎn)生一個直接連接遙遠(yuǎn)空間的時空隧道。物理學(xué)家稱這種隧道為“蟲眼”,就好比蟲子從表面彎曲的蘋果的一側(cè)直接打向另一側(cè)的洞。
1988年,加利福尼亞理工大學(xué)的物理學(xué)家基普·桑和他的幾個同事建議人類通過這樣的“蟲眼”回到過去。具體做法是:保持“蟲眼”一端固定,以準(zhǔn)光速在空間移動它的另一端,然后從移動的一端跳進(jìn)去。就像在太空航行的宇航員一樣,這一端老化緩慢,所以它與固定一端的較早時代相通。當(dāng)你從固定一端跳出時,會發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)回到過去。
蟲眼理論有個很難解決的問題:蟲眼的開口屬于微觀世界,而且?guī)缀蹩偸窃诋a(chǎn)生的同時即關(guān)閉。迄今所知能阻止它們關(guān)閉的惟一方法是使用反密度物質(zhì)。通俗來說,反密度物質(zhì)是一種比原重量還輕的物質(zhì)。這聽起來簡直匪夷所思,但早在1948年,荷蘭物理學(xué)家亨德里克·卡斯密爾就提出過了。在真空中,將兩個導(dǎo)電碟子緊密疊放在一起就會產(chǎn)生一個反密度區(qū),并對兩個碟子產(chǎn)生向內(nèi)的壓力。他預(yù)測的這種力量已在實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)。據(jù)此,基普·桑及他的同事們提議建造一個周長為960千米的蟲眼隧道,產(chǎn)生反密度區(qū)的兩個碟子之間的距離僅400個質(zhì)子直徑。進(jìn)行時間旅行的人則要在碟子中找到入口,穿越蟲眼。但能使時空扭曲的巨大質(zhì)量的物體怎么辦?它至少應(yīng)是太陽質(zhì)量的2億倍,恐怕只有將來的超級文明才能進(jìn)行這么龐大的工程。
1991年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)利用宇宙線也可以進(jìn)行時光穿梭。宇宙線是具有數(shù)百萬年時間的能量線,只存在于粒子物理學(xué)的原理中,還沒有被真正地觀察到。如能找到一個巨大的宇宙線繞成的環(huán),想辦法使它像橡皮筋一樣快速收縮,一個宇宙線時間機(jī)器就做成了。線上致密的能量能使時空極度彎曲,如果駕駛宇宙飛船在線環(huán)兩側(cè)穿行,同時線環(huán)的兩側(cè)以準(zhǔn)光速來回切換,你就能飛過去。但問題是,讓時光倒流1年就要求宇宙線環(huán)上有一個星團(tuán)的質(zhì)量和能量,這從何而來?更糟的是,收縮的宇宙線很可能生成旋轉(zhuǎn)著的黑洞,把可以進(jìn)行時光穿梭的地方都吸進(jìn)去,那樣你還未出發(fā)就肯定已被極大的空間扭曲撕裂了。
就算你已排除了萬難,但這兩種時間機(jī)器的物理特性也決定了你不可能回到比制造機(jī)器時更久遠(yuǎn)的年代,即你不可能遇見你的祖先。不過,若現(xiàn)在制造出一個時間機(jī)器,那你的后代卻有可能遇見并殺死你,以改變他們的過去。
那么,未來人類能否在時光隧道中任意穿行?去將來的時間也許可能,而要回到過去卻很可能不行,因?yàn)檫@種旅行勞民傷財(cái),險(xiǎn)象環(huán)生,還要看量子作用是否會讓你一去不復(fù)返。通過時間旅行的設(shè)想,我們可以了解一些物理學(xué)的邊界知識,從而進(jìn)一步加深對宇宙的認(rèn)識。