基本介紹
- 中文名：時光旅行
- 外文名：time travel
基本介紹,假設和想像,旋轉黑洞,蟲孔,宇宙線,科學理論,悖論,正方觀點,反方觀點,實驗,
基本介紹
由於突破光速極限至今未能得到真正實現，穿越時光旅行似乎更加難以想像。愛因斯坦告訴我們，時光流逝是相對的。距離巨大物體(如地球)中心越遠，時間過得越快。太空中衛星上的時鐘必須對這種誤差進行校準，儘管誤差很小，但卻真實存在。此外，這種效應在不同的高度是可以察覺的。美國國家標準和技術局去年兩次實驗都證實了這種理論。因此，我們的大腦比心臟要老化得更快，雖然在人的一生中大腦的年齡僅比心臟年齡大900億分之一秒。
科學家研究發現，一個物體越接近光速，時間對它來說就會越慢。因此，一部時光機器就可以簡化為一台巨大的離心機，這部離心機可以讓一個人以接近光速旋轉。不過，美國查普曼大學量子研究中心主任傑夫-托拉卡森認為，這種方式有可能讓離心機內的那個人四分五裂。美國亞利桑那大學宇宙學家保羅-戴維斯表示，“要想實現時光旅行，這只是資金和工程學的問題。人類總有一天會邁出這一大步。”
假設和想像
旋轉黑洞
理論上黑洞可以分為兩種，一種叫做施瓦茲黑洞，是根據一位德國天文學家卡爾·施瓦茲的名字命名的，它的外形很像冰淇淋，一端面積很大逐漸向另一端縮小直到成為一個頂點，叫做奇異點，在此所有的物理定律都不成立，一切物體都會被強大的重力碾成碎末。
另一種叫做克爾黑洞，是一種旋轉的黑洞，可以在時光旅行中作為入口。1963年紐西蘭數學家羅伊·克爾提出了關於旋轉黑洞的第一個現實的理論，認為垂死的星球會在大爆炸過程中形成一個旋轉的中子環，巨大的離心力不會使之形成奇異點，進入這樣的黑洞相對施瓦茲黑洞要安全得多，不用擔心被中心的無窮重力壓碎。
如果克爾黑洞當真存在的話，人類就有可能通過它後進入白洞。顧名思義，白洞和黑洞完全相反，它不是往裡吸東西而是靠一種帶有負能量的奇異物質將東西推出去。從某種意義上說白洞就是我們通常所說的時光隧道，由此可以進入其他時間和其他世界。
蟲孔
蟲孔也叫做Einstein-RosenBridges。如果確實存在的話，不但能夠使人類時光旅行的夢想成為現實，還可進行遠達幾光年的太空旅行，所用的時間只是傳統太空旅行的很小一部分。
在太空中質量作用於宇宙中的不同地方最終就會形成一個類似上圖的通道——蟲孔，通過它人類就可以很快地到達地球以外的其他星球。例如我們想去距地球9光年（90萬億公里）的天狼星考察，只要找到一個聯結地球和天狼星的蟲孔就可以了。（目前人類在太空旅行最遠只到達過月球，距地球只有40萬公里）
蟲洞
蟲洞宇宙線
1991年美國普林斯頓大學的物理學家J·Richard·Gott又提出了一個關於時光旅行的新介質——宇宙線。他認為在宇宙形成初期存在很多線形的物體，它們伸展長達整個宇宙，承受著高達數百萬噸的壓力，卻比一個原子還細，周圍形成了巨大的重力場，一旦有物體接近便會被以非常高的速度吸過去。而兩根相臨的宇宙線會互相吸引或一根宇宙線與黑洞相連都可以形成一個足夠飛船通過的空間。
科學理論
為什麼空間的三個次元，我們都可以自由來回，只有時間是單向的？時間的本質困擾了科學家和哲學家有多久，幻想時光旅行的故事和小說就有多久的歷史。早期的時光旅行小說很少有直接「穿越」的故事（跟近代的趨勢很不一樣，近幾年網路小說里穿越的故事多到連理由都省了），像 Samuel Madden 在1783 年所著的 Memoirs of the Twentieth Century（二十世紀回憶錄）里是一位天使從 1998 年帶了當時的檔案給一位英國大使的故事，法國人 Louis-Sébastien Mercier 所著的 L'An 2440, rêve s'il en fût jamais （2440 年，一個似有若無的夢）和不知名人士的 Missing One's Coach: An Anachronism （錯失馬車：一個時代錯誤的故事）兩個 19 世紀的故事，都是在夢中時光旅行的，只是一個是到了未來，一個是到了過去。
但是真正將時光機、時光旅行等概念介紹給大眾的名作，就是 H.G. Wells 於 1895 年的大作 The Time Machine（時光機器），這部小說並沒有試著在能對人類產生任何影響的時軸內操作（第一次跳躍就到了 802,701 年，接著又跳到了 3000萬年後），從而避開了後人很愛玩的因果問題。接下來時光旅行就成了科幻小說的固定原素，從星艦迷航記到回未來，再到超人（他繞著地球轉，讓時光倒流！），都免不了利用一下這個原素。
問題是，在科學上，時光旅行是可行的嗎？史蒂芬霍金認為是不可能的。他的邏輯很簡單：如果可以做時光旅行，為什麼沒有來自未來的訪客？顯然地，勢必有一種未知的宇宙法則，阻止時光旅行者前來拜訪我們，歷史學家也可以暫時不用擔心會失業的問題了。然而，經過了這么久的嘗試，仍然沒有物理學家能找出為什麼不能時光旅行 --顯然時光旅行完全是被現有的物理法則所允許的，霍金也不得不改變立場，說「時間旅行或許是可能的，只是不切實際」。大師一改變立場，物理學家立即由找為什麼不可能，變成在找如何才能變成可能。相對論本身就內建了許多種時光旅行的方法，例如大家都知道的，前進的速度愈快，時間就過得愈慢這點。依照狹義相對論，一個人如果搭乘速度接近光速的宇宙飛船前往宇宙中的某個星球，再以接近光速的速度返回，那對旅行者來說，可能只過了數年的時間，但對地球上的人來說，可能已經過了數千年了。理論上如果能超越光速，那也是可以回到過去的，但偏偏相對論就是說無法超過光速，所以這種時光旅行只能單向地前往未來，不能回到過去（但也有人在研究如何超光速）。相對論還有更多的解，隱含著時光旅行的可能，只是不知道這些方法和量子理論有沒有衝突。大部份聽起來都只是純理論的產物（「在一個無限大的旋轉圓環里走一圈」、「住在黑洞事象地平線的邊緣」），似乎還有可行性的最主要只有一個：就是之前在傳送里寫過的蟲洞。當蟲洞兩端是固定不動時，它可以提供一條在時空中的兩點間移動的捷徑，但是當其中一個出口以接近光速移動時，這個出口的時間會過得比較慢 --從另一邊進入蟲洞的話，你會瞬間來到時間過得比較慢的那個出口，在實際上等同於前往過去。
用蟲洞來做時光旅行
用蟲洞來做時光旅行悖論
不論哪一種時光旅行的方式，只要回到過去，就要面臨可能發生的幾種矛盾，當中最主要的，就是所謂論的「祖父矛盾」：假設你能回到過去，並且一個不小心殺死了你還沒結婚的年輕祖父，那就不會有你的父親，也就不會有你，那你就不會回去不小心殺死你祖父？在科幻小說和電影裡，作家們為我們準備了許多種可能的解套方式：
回到未來里用了不少種方式來解決時間矛盾
回到未來里用了不少種方式來解決時間矛盾時光旅行也是時間軸的一部份：這種情況下回到過去的人本身就是過去的一部份（想像：阿茲卡班的囚徒），但這要成立的話，首先過去的人要不知道他們當中有個時光穿梭者，而且雖然這樣能解決祖父矛盾（顯然的你沒有不小心殺死你祖父），但還是有可能發生一些其它的矛盾。舉例來說，未來的你送了一份時光機的藍圖來給你，你打造出來後，又坐時光機把藍圖交給過去的你...這樣並沒有時間上的矛盾，問題是，那到底時光機的藍圖是哪來的？ 時間軸會自我修正：這也是科幻小說很愛用的方式--某男主角打造了時光機回到過去去拯救意外喪生的女友，但不論他怎么改變過去的事件，一但回到現在後，都會發現他的女朋友還是因為別的理由而喪生，最後的結果並沒有改變（別忘了，如果不是因為他的女朋友喪生，他就不會打造時光機）。 時間軸會分支：這是目前聽起來最合理的方式了。每個被改變的時間軸都會分岔成一個新的宇宙，而時光旅行者進行時光旅行這件事本身就會造成時間軸分支，新的時間軸中發生的事都不再與原來的宇宙有關。有趣的是，這種理論違反的是質量守衡 -- 原來的宇宙少了時光旅行者的質量，而新的平行宇宙則多了時光旅行者的質量。 記憶會隨著過去的改變而改變：也就是說，當過去被改動時，時光旅行者的記憶也會被改動。這種解釋的問題是...祖父矛盾並沒有被解決啊？ 時間軸會阻止改變的發生：簡單來說，時光旅行者會進入一種被動觀察者的角色發生，任何對過去的改變都是不被允許的。這種理論其實描述的是另一種感覺的時光旅行，就像是用一台電視在看過去發生的事，你可以知道很多事，但什麼都不能改變。
正方觀點
時間旅行是可行的
有了理論的支撐，那么時間旅行能否成為現實呢？
戴維斯認為，達到光速運行其實只是一個成本問題。因為，如果把一個10噸重的負載加速到光速的99.9%，需要使用100億億焦耳，這相當於全人類幾個月的能源生產總量。如果獲得如此多的能源只能去開發太空的資源。
現在，戴維斯已經開始著手構想建造世界上第一台時間機器了。“時間旅行是可行的，而且我們知道如何去完成它。”在接受採訪時戴維斯稱，目前構建時間機器所需要的大部分零件已經存在於世界各個國家最先進的實驗室里了。
哥倫比亞大學物理學家布賴恩·格林甚至告訴了人們一個飛往100萬年以後的方法。他說：先建好一艘太空船，然後以接近光速的高速度開始飛行。當你在高速飛行的飛船上過了一年返回地球時，走出飛船後你會發現地球上已經過了100萬年———你已經到了地球上的未來。
反方觀點
時間旅行無法實現
假使進入了未來，我們將無法返航
以高速系統進行的時間旅行或許只能進入未來，卻沒有辦法回到過去。
事實上，假如我們的時間機器到達了公元3000年後再返航，有可能只會在地球的未來時光中又跨出了一大步。這是因為時間旅行並不取決於運動的方向，而只取決於它的速度。以接近光速的速度飛行理論上當然可以使時間變慢，但是即使再接近光速或者達到光速時間也不會為負，也就是說我們是不會回到過去的。
重力會使時間放慢的理論也面臨一些問題，我們如何能造出一艘能抵抗中子星附近極其惡劣條件的飛船來。在這種情況下，我們同樣也無法從未來時光中返航。
時空閉合在已知的物理規律下不會出現
對於廣義相對論來說，時空可以被彎曲到與其自身聯結的地步，因此可以在時間和空間中創造閉合的軌跡。例如，我們回到了自己出生的年代，看見自己出生的樣子，這就是時空閉合了。
但是目前的理論認為，有一定的物質就會有一定的時空，時空和物質有關。產生閉合軌跡時空的物質分布非常特殊，其中有一部分物質分布處於負能量狀態。這樣就破壞了我們已知的能量條件。而我們現在已知的物理規律是不允許這種現象出現的。
實驗
近日，“人類能否乘坐時間機器回到過去，或者飛到未來”這一話題再次成為學界爭論的焦點。
許多孩子童年的夢想，就是希望能擁有一台卡通片《機器貓》中的時光太空梭，回到過去看一看。正當有人認為這個想法是天方夜譚，嗤之以鼻時，以色列科學家阿莫斯·奧瑞卻表示，已經成功製造了一個時光機器的理論模型，他相信穿梭時空回到過去在不久的將來會成為現實。
以色列科學家阿莫斯·奧瑞表示，已經成功製造了一個時光機器的理論模型，他相信穿梭時空回到過去在不久的將來會成為現實。
“甜甜圈”時光環逆流
奧瑞介紹，這個時光機器模型是依據愛因斯坦的相對論而建造的。他所提出的新版時空環理論表示，時間和空間區域一樣，成數維立體。而區域中有無數個類似“甜甜圈“的時空環。他用普通材質製造出一個像甜甜圈形狀的時空環，並利用“甜甜圈”附近的巨大質量團，如黑洞或內部重力波干擾，影響其形狀在中心位置形成時空彎曲。如果要回到過去，在火箭內的旅行者需要以非常快的速度在“甜甜圈”內拉鋸式地飛行，每一次進入過去的時間一點點。
奧瑞的理論表示，時間內部是一個個空的環狀物質，填充了一些常規狀態的球體。奧瑞的理論被刊登在聲望頗高的科學雜誌《物理評論》中，這個理論依靠的是一個假設條件的數學方程，在方程中，時間被描述成一個環形曲線。他表示，製造時間機器的理論是十分精確和神秘的，在時間機器後，他將製造出一幅時空圓環圖。
把時間壓扁
