穿越時(shí)間之門去到未來世界,也許并沒有你想象的那樣遙不可及。
科幻小說最刺激、最富有想象力的主題之一,莫過于穿越時(shí)空了。那么,現(xiàn)實(shí)生活中能否實(shí)現(xiàn)時(shí)間旅行呢?
2009年6月,英國(guó)著名物理學(xué)家史蒂芬·霍金舉辦了一場(chǎng)“時(shí)間旅行者”的聚會(huì)。這是一次特別奇怪的聚會(huì),因?yàn)榛艚鹗窃诰蹠?huì)結(jié)束一年后才發(fā)出請(qǐng)柬,所以只有來自“未來”的賓客才能知道這次聚會(huì)的舉辦地和時(shí)間,也就是說霍金邀請(qǐng)的賓客來自未來。但直至聚會(huì)結(jié)束,也沒有任何客人出現(xiàn)。
霍金稱,愛因斯坦的廣義相對(duì)論認(rèn)為扭曲的時(shí)空可以讓人回到過去,但時(shí)空扭曲產(chǎn)生的輻射可能毀掉太空船甚至?xí)r空本身。通過這次實(shí)驗(yàn),霍金認(rèn)為人們要想回到過去的時(shí)空旅行是不太可能的。即使有可能,也要等到人類發(fā)明出真正穿越時(shí)空的時(shí)間機(jī)器。
看來,回到過去是不可能了,那么去往未來世界呢?這或許是截然不同的兩種“穿越旅行”。有些研究人員認(rèn)為從物理角度上穿越時(shí)間去未來世界是可行的。
當(dāng)然,從某種程度上來說,我們每個(gè)人都是時(shí)間的旅行者,因?yàn)槲覀兌荚谘刂F(xiàn)在的時(shí)間一直往前走,從現(xiàn)在走向未來。而在科學(xué)上,有幾種方法或許能讓我們快速進(jìn)入未來世界。
這是去往遙遠(yuǎn)未來的最容易和最實(shí)用的方式——達(dá)到相當(dāng)相當(dāng)快的速度。因?yàn)楦鶕?jù)愛因斯坦的狹義相對(duì)論,當(dāng)你以接近光的速度行駛時(shí),你相對(duì)于外界的時(shí)間就會(huì)慢下來。當(dāng)你如此快速到達(dá)某個(gè)地方后,你會(huì)發(fā)現(xiàn)你只用了幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間,目的地已經(jīng)是幾十年之后了。
這不是一個(gè)猜想或思想實(shí)驗(yàn),因?yàn)橐呀?jīng)有人做過類似的實(shí)驗(yàn)了。物理學(xué)家利用兩個(gè)原子時(shí)鐘(一個(gè)放在一架噴氣式飛機(jī)上,另一個(gè)則在地面上),證明了噴氣式飛機(jī)上的那個(gè)“飛行的原子時(shí)鐘”運(yùn)行得相對(duì)慢些。飛機(jī)上相對(duì)于地面流逝的時(shí)間慢,就意味著飛機(jī)上的人降落后穿越了一點(diǎn)點(diǎn)未來。
當(dāng)然,在飛機(jī)飛行的條件下,時(shí)間變慢的效果是微不足道的。但是如果你是在一艘宇宙飛船中,以90%的光速行駛,你所經(jīng)歷時(shí)間會(huì)比地球上的時(shí)間慢2.6倍。當(dāng)你的速度越接近光速,時(shí)間旅行成功的機(jī)會(huì)就越大。
目前,人類技術(shù)能實(shí)現(xiàn)的最快速度,是圍繞在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)旋轉(zhuǎn)的質(zhì)子們所擁有的速度。大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的加速器能讓質(zhì)子加速到99.9999991%光速的“極限”速度。利用狹義相對(duì)論,我們可以計(jì)算出質(zhì)子的1秒相當(dāng)于日常地球的27777778秒,也就是11個(gè)月左右。
假死,暫停你的生命
另一種通向未來的方法就是暫停你的身體生命,然后在未來重新啟動(dòng)。
在自然界中,細(xì)菌的孢子可以在假死狀態(tài)下生存數(shù)百萬(wàn)年,直到當(dāng)溫度、濕度等條件適宜時(shí),才再次啟動(dòng)新陳代謝,頑強(qiáng)復(fù)蘇。一些哺乳動(dòng)物,如熊和松鼠,也可以在冬眠期間減慢新陳代謝,大大減少它們對(duì)食物和氧氣的需求。
那么,人類也能這樣做嗎?
想要完全停止人類的新陳代謝,可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們目前的技術(shù)能力。不過一些科學(xué)家正在研究如何使人類進(jìn)入短期的“冬眠狀態(tài)”,至少可以持續(xù)維持幾個(gè)小時(shí)。你可別看不起“冬眠”的這幾個(gè)小時(shí),如果是對(duì)于需要醫(yī)療急救的人(如心臟驟停),這些時(shí)間足夠令他們抵達(dá)醫(yī)院手術(shù)室了。
2005年,美國(guó)科學(xué)家將小鼠(不冬眠動(dòng)物)暴露于小劑量的硫化氫中,發(fā)現(xiàn)它們的新陳代謝減緩了,因?yàn)榱蚧瘹鋾?huì)和細(xì)胞受體中的氧結(jié)合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是小鼠的體溫下降到13℃,代謝速率下降了10倍。6個(gè)小時(shí)后,小鼠可以復(fù)活,并沒有出現(xiàn)任何不良影響。接著,科學(xué)家使用同樣方法對(duì)綿羊和豬進(jìn)行相似的實(shí)驗(yàn),然而實(shí)驗(yàn)失敗了,說明這種方法可能不適合體型較大的動(dòng)物。
此外,還有另一種減緩新陳代謝的方法,即用低溫的生理鹽水溶液代替血液,誘導(dǎo)動(dòng)物出現(xiàn)“低溫休眠態(tài)”。美國(guó)賓夕法尼亞州的匹茲堡市的學(xué)者曾在豬的身上成功實(shí)驗(yàn),目前正在進(jìn)行人體臨床試驗(yàn)。
引力越強(qiáng)時(shí)間就越慢
這個(gè)方法也受到了愛因斯坦的啟發(fā)。根據(jù)他的廣義相對(duì)論,如果你感覺到的引力越強(qiáng),時(shí)間走得就越慢。例如,當(dāng)你靠近地球的中心,引力的強(qiáng)度會(huì)增加。你腳部所用的時(shí)間就會(huì)比你的頭部要慢(腳部的引力更強(qiáng))。
其實(shí)這種方法也被實(shí)驗(yàn)過了。2010年,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)的物理學(xué)家將兩個(gè)原子時(shí)鐘放在貨架上,其中一個(gè)的位置比另一個(gè)的高出33厘米,然后測(cè)量它們滴答作響的速率。結(jié)果發(fā)現(xiàn),這兩個(gè)原子時(shí)鐘行走的速率是不同的,位置較低時(shí)鐘因?yàn)橐β詮?qiáng),所以它走得慢些。
如果要去往遙遠(yuǎn)的未來,我們則需要的是一個(gè)引力非常強(qiáng)大的區(qū)域,比如黑洞。你越接近黑洞表面,時(shí)間走得越慢。在《星際穿越》這部電影中就有這種情況,電影里黑洞附近的行星上的一個(gè)小時(shí)相當(dāng)于地球的7年。
不過根據(jù)該影片的科學(xué)顧問的說法,這種情況非常極端,對(duì)我們的宇宙來說是不太可能的。而且,利用黑洞引力穿越是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)的行動(dòng),因?yàn)橐坏┠阍竭^和黑洞的邊界,你將永遠(yuǎn)無法逃脫黑洞的“魔爪”。
假設(shè)我們?nèi)祟惏l(fā)明了一種技術(shù)能將人們送往相當(dāng)遠(yuǎn)的距離,到達(dá)黑洞附近(最近黑洞離我們可能約有3000光年),然后再利用黑洞進(jìn)入未來??墒?,太空旅行過程中所延緩的時(shí)間,都已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于通過繞著黑洞本身所延緩的時(shí)間了。
不管怎樣,這種方法帶有巨大的風(fēng)險(xiǎn),和所產(chǎn)生的效果不成正比,所以不太值得我們利用它穿梭到未來。
利用光束
最后一種方法,是由美國(guó)物理學(xué)家羅恩·馬利特提出的。一般我們認(rèn)為時(shí)間是一條直線,從過去走到現(xiàn)在,再?gòu)默F(xiàn)在走向未來。但馬利特認(rèn)為,如果空間能被足夠的外力扭曲,那么時(shí)間也能扭曲成圈,這樣我們就能時(shí)間旅行了。
他的靈感是利用光,制造一個(gè)以光為基礎(chǔ)的時(shí)間機(jī)器——利用高能的漩渦狀圓柱體光束來激活和扭曲時(shí)間的結(jié)構(gòu)。理論上,任何掉進(jìn)旋轉(zhuǎn)圓柱體內(nèi)的東西,其空間和時(shí)間都會(huì)被延遲,就有機(jī)會(huì)穿越時(shí)間回到到過去或去往未來。
2000年,馬利特發(fā)表了該理論,并且一直籌集資金,希望能以實(shí)驗(yàn)來證明這個(gè)理論(其中包括將中子投到旋轉(zhuǎn)激光器里),其研究仍在繼續(xù)。不過,他的想法并沒有得到物理學(xué)界其他科學(xué)家的認(rèn)同。
時(shí)空蟲洞——能否穿越時(shí)空
利用蟲洞實(shí)現(xiàn)時(shí)空穿越是科幻小說中最常見的場(chǎng)景了,而廣義相對(duì)論也說明了宇宙中可能存在的“捷徑”,物體通過捷徑可以在瞬間進(jìn)行時(shí)空轉(zhuǎn)移,這條捷徑就是蟲洞。
1916年,奧地利物理學(xué)家路德維希·弗萊姆首次提出蟲洞這個(gè)概念,1930年愛因斯坦及納森·羅森在研究引力場(chǎng)方程時(shí)做出假設(shè),認(rèn)為通過蟲洞可以做瞬時(shí)的空間轉(zhuǎn)移或者時(shí)間旅行。它或許能縮短十億光年以上的空間距離,或者穿越到時(shí)間上的不同點(diǎn)。
許多物理學(xué)家(包括史蒂芬·霍金)認(rèn)為蟲洞會(huì)在量子尺度上不斷地出現(xiàn)和不斷地消失,它比原子要小得多。根據(jù)量子理論,我們可以“捕捉”到一個(gè)蟲洞,并令它膨脹到人類體型的尺度——這需要聚集大量的能量,但這些能量可能最終會(huì)“摧毀”蟲洞,導(dǎo)致無法穿越時(shí)空。
這就是廣義相對(duì)論和量子力學(xué)之間的不相容性,因此想要以蟲洞這條捷徑進(jìn)行時(shí)間旅行,科學(xué)家們需要花時(shí)間去研究廣義相對(duì)論和量子理論之間的問題。
目前,還沒有實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明蟲洞的真實(shí)存在,“蟲洞”仍是一種假設(shè),但科學(xué)的進(jìn)步離不開大膽的假設(shè)。
奇聞怪事2016年10期