孫燕燕

近日，“人類能否乘坐時(shí)間機(jī)器回到過(guò)去，或者飛到未來(lái)”這一話題再次成為學(xué)術(shù)界爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。

一些美國(guó)物理學(xué)家向公眾表示，“如同科幻作品描述的那樣穿越時(shí)空回到過(guò)去是不可能的?！倍绹?guó)亞利桑那州立大學(xué)的理論物理學(xué)家保羅·戴維斯，已經(jīng)開(kāi)始著手構(gòu)想建造世界上第一臺(tái)時(shí)間機(jī)器了。

時(shí)間扭曲：走進(jìn)未來(lái)時(shí)光的一種方法

制造時(shí)間機(jī)器的相關(guān)理論源自這樣一個(gè)觀念——像三維空間一樣，時(shí)間是一個(gè)可變的維數(shù)。這也是1905年愛(ài)因斯坦提出的“相對(duì)論”的核心思想。

“相對(duì)論”為我們提供了到未來(lái)時(shí)光中旅行的兩種方法。

一個(gè)是以高速進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，由這種運(yùn)動(dòng)而造成時(shí)間扭曲。一艘速度達(dá)到光速99.99999%的飛船，就可以在6個(gè)月內(nèi)進(jìn)入公元3000年。

另一個(gè)時(shí)光旅行的方法是重力會(huì)使時(shí)間放慢。地球的重力每300年可以讓鐘表慢1微秒。為了能在未來(lái)的時(shí)光中旅行，需要利用那些強(qiáng)度遠(yuǎn)高于地球重力的引力場(chǎng)，比如中子星的引力場(chǎng)。它們自身強(qiáng)大的重力使其原子變成了一堆中子，這種重力作用會(huì)產(chǎn)生比地球重力影響要明顯得多的時(shí)間扭曲——中子星上的7年相當(dāng)于地球上的10年。只要讓我們的飛船到達(dá)這樣一顆中子星上，就會(huì)在未來(lái)的時(shí)光中邁出一大步。

“蟲洞”：進(jìn)入過(guò)去時(shí)光的捷徑

這些都是到未來(lái)的方法，那么如果我們想要回到過(guò)去呢？愛(ài)因斯坦提出的“蟲洞”理論就可以解決這個(gè)問(wèn)題。

美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)的理論物理學(xué)家保羅·戴維斯說(shuō)，“蟲洞”是一條捷徑，它可以在光到達(dá)之前將兩個(gè)非常遙遠(yuǎn)的點(diǎn)連接起來(lái)，因此這也是通過(guò)一條捷徑進(jìn)入過(guò)去時(shí)光的一個(gè)方法。光速實(shí)際上是一個(gè)無(wú)法逾越的極限，任何物體，甚至包括信息也無(wú)法以更快的速度運(yùn)動(dòng)。所以，如果我們能夠搶先在出發(fā)地的信息到來(lái)之前到達(dá)某個(gè)地方，那么我們就可以說(shuō)完成了一個(gè)進(jìn)入過(guò)去時(shí)光的旅行。這是因?yàn)槲覀儎偟侥康牡夭痪茫覀兊倪^(guò)去就會(huì)追上我們，或者更精確地說(shuō)，是我們出發(fā)時(shí)那個(gè)時(shí)刻的信息追上了我們。

可是，如果信息是以光速旅行，我們又如何能在它之前到達(dá)某個(gè)地點(diǎn)呢？走一條光不認(rèn)識(shí)的捷徑，走更短的路。這就是“蟲洞”的含義所在：它是聯(lián)結(jié)宇宙中兩點(diǎn)的光無(wú)法通行的捷徑。

正方觀點(diǎn)：時(shí)間旅行是可行的

戴維斯認(rèn)為，達(dá)到光速運(yùn)行其實(shí)只是一個(gè)成本問(wèn)題。因?yàn)?，如果把一個(gè)10噸重的負(fù)載加速到光速的99.9%，需要使用100億億焦耳，這相當(dāng)于全人類幾個(gè)月的能源生產(chǎn)總量。如果獲得如此多的能源只能去開(kāi)發(fā)太空的資源。

現(xiàn)在，戴維斯已經(jīng)開(kāi)始著手構(gòu)想建造世界上第一臺(tái)時(shí)間機(jī)器了?！皶r(shí)間旅行是可行的，而且我們知道如何去完成它?！痹诮邮懿稍L時(shí)戴維斯稱，目前構(gòu)建時(shí)間機(jī)器所需要的大部分零件已經(jīng)存在于世界各個(gè)國(guó)家最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室里了。

哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)家布賴恩·格林甚至告訴了人們一個(gè)飛往100萬(wàn)年以后的方法。他說(shuō)：先建好一艘太空船，然后以接近光速的高速度開(kāi)始飛行。當(dāng)你在高速飛行的飛船上過(guò)了一年返回地球時(shí)，走出飛船后你會(huì)發(fā)現(xiàn)地球上已經(jīng)過(guò)了100萬(wàn)年——你已經(jīng)到了地球上的未來(lái)。

反方觀點(diǎn)：時(shí)間旅行無(wú)法實(shí)現(xiàn)

中國(guó)科學(xué)院理論物理所研究員李淼告訴記者，大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為，進(jìn)行時(shí)間旅行的理論幾乎都是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

以高速系統(tǒng)進(jìn)行的時(shí)間旅行或許只能進(jìn)入未來(lái)，卻沒(méi)有辦法回到過(guò)去。事實(shí)上，假如我們的時(shí)間機(jī)器到達(dá)了公元3000年后再返航，有可能只會(huì)在地球的未來(lái)時(shí)光中又跨出了一大步。這是因?yàn)闀r(shí)間旅行并不取決于運(yùn)動(dòng)的方向，而只取決于它的速度。以接近光速的速度飛行理論上當(dāng)然可以使時(shí)間變慢，但是即使再接近光速或者達(dá)到光速，時(shí)間也不會(huì)為負(fù)，也就是說(shuō)我們是不會(huì)回到過(guò)去的。

對(duì)于廣義相對(duì)論來(lái)說(shuō)，時(shí)空可以被彎曲到與其自身聯(lián)結(jié)的地步，因此可以在時(shí)間和空間中創(chuàng)造閉合的軌跡。例如，我們回到了自己出生的年代，看見(jiàn)自己出生的樣子，這就是時(shí)空閉合了。但是目前的理論認(rèn)為，有一定的物質(zhì)就會(huì)有一定的時(shí)空，時(shí)空和物質(zhì)有關(guān)。產(chǎn)生閉合軌跡時(shí)空的物質(zhì)分布非常特殊，其中有一部分物質(zhì)分布處于負(fù)能量狀態(tài)。這樣就破壞了我們已知的能量條件。而我們現(xiàn)在已知的物理規(guī)律是不允許這種現(xiàn)象出現(xiàn)的。

（楊松摘自《北京科技報(bào)》）