光錐、蛀孔、宇宙弦、時(shí)間氣球，這些是什么怪東西?勞倫茲變換、時(shí)間膨脹、平行宇宙，又是些什么科學(xué)理論?有實(shí)際的用途嗎?宇宙中有沒(méi)有超光速粒子的存在?

自從愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論，就一直有理論物理學(xué)家從重力方程式中找到不尋常的解。冥冥之中，相對(duì)論似乎為時(shí)光旅行的可能性，開(kāi)啟了一扇希望之門(mén)。

書(shū)中作者以說(shuō)故事般的活潑筆調(diào)，介紹了同時(shí)性、光子鐘、勞倫茲變換，并談到光錐、時(shí)空間隔以及時(shí)間膨脹的科學(xué)理論，最后再以深入淺出的方式，帶領(lǐng)各位一探近代與時(shí)間旅行有關(guān)的物理研究，如蛀孔、宇宙弦、開(kāi)普勒的旋轉(zhuǎn)柱面等。全書(shū)充滿逗趣的對(duì)話和故事情節(jié)，幫助你輕松接觸看似深?yuàn)W的近代科學(xué)理論。

“維爾，你究竟在做什么?”你把一杯熱騰騰的咖啡放下，然后坐在博物館外圍天井中的一張長(zhǎng)凳上。幾只蝌蚪形的生物正愈來(lái)愈好奇地朝著你和維爾看。這些細(xì)瘦、長(zhǎng)了翅膀、臉如惡魔的類人生物，舌頭被除掉及中和掉毒性之后，就變得善良無(wú)害了。

維爾把低音管從奇形怪狀的嘴邊移開(kāi)，然后說(shuō)：“館長(zhǎng)，我只是想試吹一下……”

你從長(zhǎng)凳上跳起來(lái)，彈了一下手指，說(shuō)：“我們有事情要辦。在我們起程回到過(guò)去聽(tīng)肖邦本人親自演奏之前，我想試驗(yàn)一下關(guān)于時(shí)間的某些理論?！?/p>

在進(jìn)入紐約的音樂(lè)博物館之前，你會(huì)先穿越一個(gè)18世紀(jì)的天井，旁邊是一座古老的修道院教堂。進(jìn)到博物館之后，你可以看見(jiàn)許多樂(lè)器排在長(zhǎng)長(zhǎng)的走道邊。有些樂(lè)器，譬如大提琴，雖然受到長(zhǎng)時(shí)間的酸質(zhì)腐蝕而油漆剝落．還是保存完整；但其他的樂(lè)器只留下骨架，有的是中提琴的琴頸，有的是吉他的琴橋，就好像這些樂(lè)器全都受過(guò)無(wú)法描述的酷刑似的。

維爾很快地朝你走來(lái)，順手從身旁的掛鉤上取下拇指指甲般大小的超迷你型電腦。

“太棒了!”他說(shuō)。

“今天你不必用到那個(gè)東西。我要你出去做些實(shí)驗(yàn)。你可以開(kāi)車去?！?維爾向后退了一步：“安不安全?”

你揮了一下手?！皼](méi)什么好擔(dān)心的。對(duì)了，順便帶兩個(gè)手提雷射管去吧?！?/p>

維爾一面懷疑地朝你看了一眼，一面拿了兩個(gè)雷射管，朝車子走去。等維爾坐進(jìn)車的同時(shí)，你按了按墻上的按鈕，博物館的電腦馬上就演奏出一首肖邦的馬祖卡舞曲。多虧了高超的程式設(shè)計(jì)，這部電腦才可以彈奏出肖邦所有的馬祖卡舞曲、波蘭舞曲及夜曲(這些曲子都已經(jīng)儲(chǔ)存在電腦的記憶體中)。在播放音樂(lè)時(shí)，電腦也在你的周圍投影出美麗的電子即時(shí)全息像。維爾準(zhǔn)備離開(kāi)時(shí)，你不禁開(kāi)始隨著音樂(lè)擺動(dòng)身子。

紐約市的交通法規(guī)定，所有跑車在市區(qū)內(nèi)一定要留在地面上，不得升空?？墒?，你看見(jiàn)維爾在發(fā)動(dòng)之前就已經(jīng)讓車頭朝上仰，所以車子離開(kāi)停車場(chǎng)時(shí)，已經(jīng)準(zhǔn)備筆直朝上沖了。維爾往上推半個(gè)咔嗒聲，讓加速表上的值也跟著增加，2—3—4，接著他便把引擎關(guān)了，讓車子利用稍微展開(kāi)的翅翼滑翔著。

“維爾先生，那是新車，我還裝了幾個(gè)我特別訂做的裝置。要小心開(kāi)?！?/p>

“放心好了，館長(zhǎng)。我已經(jīng)修完警察必修的所有駕駛課程。盡管交給我吧!你唯一要擔(dān)心的，就是紐約的其他駕駛?cè)??！?/p>

“我真是太放心了?！蹦阌脴O為嘲諷的口吻回答。

“我準(zhǔn)備好了。”維爾以無(wú)線電告訴你。

你揮了揮手?！昂芎谩，F(xiàn)在我要你找出我留在車上的幾疊報(bào)紙和雜志，然后把雜志放在后座?！?/p>

維爾喘一口氣說(shuō)：“館長(zhǎng)，這些《國(guó)家詢問(wèn)報(bào)》和《花花公子》要怎樣處理?”

“請(qǐng)按照我剛才的指示去做?！?/p>

幾分鐘后，維爾說(shuō)：“一切就緒。雜志在后座，報(bào)紙?jiān)谇白??！?/p>

“好?，F(xiàn)在你站在車子的正中央，然后把一支雷射管指向報(bào)紙，另一支指向雜志?！?/p>

“好了?！?/p>

“維爾先生，現(xiàn)在請(qǐng)你給車子發(fā)一個(gè)指令，要它沿著博物館勻速行進(jìn)，等你一看見(jiàn)我，你就立刻朝報(bào)紙及雜志同時(shí)放出雷射光?！?/p>

不久你就看見(jiàn)維爾的車了。當(dāng)他正好經(jīng)過(guò)你的時(shí)候．他同時(shí)發(fā)射出兩道雷射光。

“館長(zhǎng)，如你所指示的，報(bào)紙和雜志都著火了。”

“好?，F(xiàn)在我要問(wèn)你一個(gè)難題：哪一堆先著火?”

“館長(zhǎng)，我想先問(wèn)一下，這些火怎么辦?”

“別管火了，車子的內(nèi)部都漆上防火涂料了?！?/p>

煙開(kāi)始在車?yán)飶浡S爾咳嗽了起來(lái)?！梆^長(zhǎng)，您的問(wèn)題太容易了。我在同一時(shí)間按下雷射管，所以雷射光同時(shí)射到報(bào)紙和雜志上。報(bào)紙和雜志之間的距離是6米，所以報(bào)紙和雜志都距離我3米?！?/p>

你一面放大音樂(lè)聲一面說(shuō)：“維爾先生，請(qǐng)繼續(xù)?！?/p>

“我的兩束雷射光每一束都以光速C前進(jìn)。而且花同樣的時(shí)間打到報(bào)紙堆和雜志堆；而著火之后，火光又花同樣的時(shí)間從報(bào)紙堆和雜志堆回到我的眼中。因此，我同時(shí)看到這兩堆著火。報(bào)紙和雜志是同時(shí)著火的?！?/p>

你滿不在乎地輕輕彈了彈卡爾文·克萊恩的紅外線眼鏡，然后說(shuō)：“你完全錯(cuò)了?！?/p>

“什么?”

“你的車是從左到右勻速經(jīng)過(guò)我的博物館?”

“同意?！?/p>

“你向前放出的雷射光束，是在向前追著往前走的報(bào)紙，而你向后放出的雷射光，是射向朝雷射光束接近的雜志。因此，向后射的光束先射到雜志，因?yàn)樗叩穆烦桃认蚯吧涑龅亩蹋晕蚁瓤匆?jiàn)雜志著火。然后是報(bào)紙。”

“不可能!”維爾說(shuō)。

“冷靜一下，維爾先生。這是你的第一課：同時(shí)性的相對(duì)性。對(duì)時(shí)間旅行者來(lái)說(shuō)，這是最重要的一課。對(duì)你來(lái)說(shuō)，這兩件事是同時(shí)發(fā)生，可是對(duì)我來(lái)說(shuō)，雜志先著火；意思就是，我們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)改變了同時(shí)性這一觀念——我們兩個(gè)的‘現(xiàn)在’是不同的。我們大多數(shù)人一直認(rèn)為現(xiàn)在才是真實(shí)的，認(rèn)為可以將時(shí)間輕易地分割成過(guò)去、現(xiàn)在及未來(lái)。但是，我們應(yīng)當(dāng)丟掉這類觀念，這對(duì)第三次世界大戰(zhàn)以來(lái)的星際和平局勢(shì)有極大的貢獻(xiàn)。這點(diǎn)你了解嗎，雛爾先生?”

維爾深吸了一口氣?！斑@對(duì)我們的時(shí)間旅行是否有用?”

“也許有用。在回到19世紀(jì)聽(tīng)肖邦的現(xiàn)場(chǎng)演奏之前，我們最好先復(fù)習(xí)一下時(shí)間旅行的基本理論。明天我們要討論時(shí)間膨脹。”

“哇!時(shí)間膨脹!我等不及了!”

你的情緒也跟著愉快而興奮起來(lái)，因?yàn)槟闵Φ镁S爾心癢癢的。“維爾先生，別高興得太早。”你把肖邦的音樂(lè)又放大聲了些?！罢?qǐng)把車開(kāi)回來(lái)，可是要記得先去拿滅火器?！?/p>

幾乎所有的物理學(xué)家都會(huì)同意你與維爾的時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果。你先看見(jiàn)雜志著火的原因就是前面所說(shuō)的，另外也是因?yàn)殡s志火光在傳到你的眼睛時(shí)，所走的距離比較短。但是按照維爾的說(shuō)法．兩堆報(bào)紙及雜志同時(shí)著火。因此沒(méi)有統(tǒng)一的“現(xiàn)在”，你我可以看到同一件物理過(guò)程，可是對(duì)于事件發(fā)生的時(shí)間就意見(jiàn)不一了。你的“目前”不是我的“目前”，你的“現(xiàn)在”不是我的“現(xiàn)在”。

同時(shí)性的相對(duì)性是最重要、也最深?yuàn)W的物理觀念之一，是看待時(shí)間性質(zhì)的革命性見(jiàn)解?！坝钪嬷写嬖谥^對(duì)而統(tǒng)一的宇宙時(shí)間。絕對(duì)的同時(shí)性可以應(yīng)用在距離遙遠(yuǎn)的事件之間”這種說(shuō)法，已被愛(ài)因斯坦用來(lái)敘述時(shí)空性質(zhì)的方程式掃出物理之門(mén)。事實(shí)上，問(wèn)一些像“肯尼迪被刺身亡的那一瞬間，在遙遠(yuǎn)的恒星上發(fā)生了什么事?”這樣的問(wèn)題，幾乎是沒(méi)有意義的。

改變了自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之后．你就可以依據(jù)此刻你所推斷正在發(fā)生的事，來(lái)定出許多不同的“現(xiàn)在”。而且這個(gè)效應(yīng)會(huì)隨距離而擴(kuò)大。所以，假定你從你坐的椅子上站起來(lái)，然后向前走六大步。你就已經(jīng)把鄰近星系中發(fā)生事件的同時(shí)性改變了一日之久；而這個(gè)遠(yuǎn)處的事件，即可以跳到未來(lái)也可以跳回過(guò)去，就看你走的方向是朝向或遠(yuǎn)離這個(gè)星系來(lái)決定。

在地球上或在另一星系上發(fā)生的兩次事件的時(shí)間先后有可能顛倒，但前提是這兩件發(fā)生在不同空間的事件發(fā)生的時(shí)間一定要夠接近。而“夠接近”的意思是，兩次事件發(fā)生的時(shí)間要接近到使光(或任何信號(hào))沒(méi)有足夠的時(shí)間，從此事件的發(fā)生地點(diǎn)傳到彼事件的地點(diǎn)。這樣一來(lái)，兩事件之間不可能存有任何因果關(guān)聯(lián)，因?yàn)闆](méi)有任何一種信號(hào)或物理上的作用，可以用超光速?gòu)囊皇录牡攸c(diǎn)傳到另一事件的地點(diǎn)。這就是說(shuō)，兩件事的先后順序可以從容不迫地任意改變，可是因果關(guān)系卻不能顛倒，無(wú)法制造矛盾的結(jié)果。

舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于維爾射出的兩道雷射光究竟是同時(shí)射到報(bào)紙及雜志．還是先射到雜志然后才射到報(bào)紙，不同的觀測(cè)者可能會(huì)有不同的意見(jiàn)；但是，所有的觀測(cè)者都會(huì)同意，兩道雷射光必須先離開(kāi)雷射管，才能射到報(bào)紙或雜志。戴維思在《關(guān)于時(shí)間》一書(shū)中對(duì)同時(shí)性的相對(duì)性做了如下的生動(dòng)描述：

若現(xiàn)實(shí)實(shí)境真的是現(xiàn)在的所有物，我們就有權(quán)力以徘徊漫步的簡(jiǎn)單方法來(lái)改變宇宙中任何一點(diǎn)的實(shí)境?？墒沁@么一來(lái)，某種居住在仙女座星系中的有知覺(jué)的綠生物團(tuán)也可以做到：如果這種生物朝左蠕動(dòng)一下，再朝右蠕動(dòng)一下，那么地球上的現(xiàn)在，也將向未來(lái)或過(guò)去做極大的改變。

同時(shí)性的相對(duì)性的意義就是．過(guò)去及未來(lái)的事件就與目前的事件一樣真實(shí)。把現(xiàn)實(shí)世界分割成過(guò)去、現(xiàn)在及未來(lái)，從物理觀點(diǎn)來(lái)看是毫無(wú)意義的。數(shù)學(xué)物理學(xué)家羅布(1873—1936)第一次聽(tīng)到同時(shí)性的相對(duì)性時(shí)，他這么寫(xiě)道：“這觀點(diǎn)似乎把外在世界的所有現(xiàn)實(shí)感都破壞了，而且也讓物質(zhì)世界的宇宙變成比夢(mèng)境、甚至夢(mèng)魘好不到哪兒去的東西?！?/p>

(曉東摘自《光錐·蛀孔·宇宙弦》，有刪節(jié))