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时空穿梭

胜于蓝2021-01-14【影视百科】人已围观

简介时间旅行,人们长久的梦,失落的梦想。时间旅行可以说是这几十年来科幻界(包括一些科学家)的终极梦想,无数的小说都是从这方面入手的。同时人们也创造了很多的理论。那么让我们

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时间旅行,人们长久的梦,失落的梦想。时间旅行可以说是这几十年来科幻界(包括一些科学家)的终极梦想,无数的小说都是从这方面入手的。同时人们也创造了很多的理论。那么让我们分别从科学和杜纂的角度来看看这个问题吧。

新闻

首先让我们来看一个新闻,事情发生在2002年4月,标题是“任意穿梭过去未来?美国教授今秋启动时光机器”。美国康涅狄格大学物理学教授马利特10岁时承受丧父之痛,他的父亲是一名烟民并死于心脏病。因此他一直希望能发明出一部时光机,回到过去提醒父亲“吸烟危害健康”。马利特便醉心研究黑洞、虫孔和其它跟时间有关的理论,甚至着手制造一部时光机。47年后,马利特认为自己已找出时光旅行的秘密。他正在制造一部时光机,用来将物体传送到将来或过去,他声称这部机器可以将一个原子以至一个人的任何东西传送。他希望在秋天能造出时光机的原型,然后着手进行实验。马利特计划在实验中,用时光机传送一个亚原子粒子。他认为激光束光环可以扭曲环内的空间,引力会迫使中子侧向一边旋转。马利特说若增加能量,另一个中子将会出现,这粒中子是第一粒中子由未来前来探访过去的自己。

实验

时空穿梭理论上可行。看来似乎有些荒诞。但导致了这些科学家如此疯狂的正是爱因斯坦的相对论给他们提供了理论上的支持。爱因斯坦在相对论中指出,在我们的宇宙之中,时间与空间是相互交迭的,当物体的质量与速度不断增加,其存在的时间和空间也将随之变化。以前一些实验,亦证明了它的正确性,其中科学家利用一个粒子加速器把粒子加速到接近光速,便发现这些粒子要比在实验室放着的其它粒子衰减的慢。

理论

在爱因斯坦的相对论中提到了一种新的空间结构--四维空间,它在我们传统的三维世界(即长、宽、高)之上又增加了一维(时间轴),传统的三维空间论里,我们可以给任何物质以一个相对参照系内的坐标,以表明它的空间位置。这是我们可以理解和接受的,就象理解长宽高一样。但是在此之上再加一维,我们恐怕难以理解和接受。而爱因斯坦也没有就此事留下足以让人充分肯定的说明和“样板工程”,而相反,他给我们留下了足够的想象和探索的空间。在爱因斯坦的相对论里,光速是一个非常重要的元素,质能转换的公式,和尺缩钟慢以及时光倒流理论等等,光速及其等量数值都有身影在其中。“当我们以接近光速的速度移动时,我们的标尺将会缩短、时钟将会变慢”爱因斯坦在相对论里为我们描述“当我们以光速移动时,时间将不再流动;而我们开始以超越光速的速度移动时,时光将会倒流!”0kM胜于蓝|优秀个人博客
光速恒定和光速不可突破是相对论的基石,所以相对论本身否定了时空旅行的可能性。0kM胜于蓝|优秀个人博客
在现实中遇到梦境的片段0kM胜于蓝|优秀个人博客
科学虽然很严谨,但是我们不忽视真实存在的一些现象。我们人人都有几次在现实中遇见梦境中的场景,或者危险的预警。许多研究科学的人,会认为这个是非常不严谨的猜想,并把它归类于神经科学的医学类。但是我们又忽视了一个现象。这个的的确确存在于人类的现实中的现象可能可以找到时空穿梭的方法。0kM胜于蓝|优秀个人博客
在《星际之门-空间飞行器超光速原理》中,认为无论是物质或者信息信号传输,都是能量传输的一种形式。从未来传递过来的信息,不管它是电磁波形式,还是以引力波形式,在宇宙中,任何物质都可以被视为能量的一种存在形态。因此,在某种范围的未知领域,提前预警或者梦见未来场景,就是一种简单的时空穿梭。而这些,我们在书中有提到宇宙的演化过程,可能还存在的一种未转化为粒子体的能量集。在量子力学中,真空,定义为0能量态。相对可以认为,它是没有任何动能和时间的载体。因此,它可以对应无数宇宙演化过程的时间集。也许几十上百年,真空都不会出现变化,但是,宇宙可视的星体却不停演化,时间不停流动。所以,我们可以欣喜地看见,通过真空0能量态和0时间态的方式,可以穿越不同时空集。至少,人类的大脑有时候无意中的确做到了。这是无可争议的事实。

发展史

自从威尔斯提出“时间机器”的设想以来,许多科幻作家都对超时间旅行这一题材感兴趣。当然,除了威尔斯的启发之外,还有很多因素促进了这类科幻作品在本世纪的繁荣。首先,爱因斯坦所提出的相对论根本改变了传统的时间观念,使人们意识到时间的非线性,懂得时间可以压缩和延伸。天体物理学、物质结构学等领域的一系列重要发现,也推动着人类时间观念的变革。0kM胜于蓝|优秀个人博客
英国物理学家泰勒指出:“宏观和微观的时间概念是迥然不同的”;另一位物理学家弗里特乔夫·凯普拉的解说更简单——时间“在宇宙不同的部分,流速不同”。据说,在黑洞附近的瞬间,可能相当于地球上的万古永世。由于我们居住的星球和宇宙其它地方存在不同的规律,可能还有复数的“时间”。这些见解,和科幻作品中对多时轨的描写有密切关系。“时光倒流”,这种科学上被认为不可能出现、作为论据以否定物体可被加速到比光运动得还快的现象,则为科幻作家所津津乐道。0kM胜于蓝|优秀个人博客
第一本时间旅行的小说,大概是马克·吐温(1835~1910)写的《一个在亚瑟王廷的康州美国人》(AConniticutYankeeintheCourtofKingArthur,1889),故事是一个人在被击昏后,醒来时已在古代英格兰,还遇上了亚瑟王、梅林等人。这故事十分有名,造成类似的“回到过去”式故事风潮不断,至今不少电视剧在没题材时都会搬来再用,旧的比如MacGuyver(马盖先),新的如EarlyEdition(未卜先知、拯救未来),都干过这种事。0kM胜于蓝|优秀个人博客
当时,“前往未来”式的故事不受注目,直到H.G.威尔斯写出《时间机器》(TheTimeMachine,1895),自从1960改编同名电影后,并将主角改为威尔斯本人之后,“威尔斯驾驶时间机器”的点子一直被重复使用,包括电影AfterTime(两世奇人,1979,根据KarlAlexander于1976年同名小说改编),还有电视剧LoisandClarke:ANewofSuperman(新超人,1993~96)。 在小说中,我们得到了一个关于时间旅行的定义。牛顿将时间比谕为“时间之箭”,只有不断前进。那么什么叫时间旅行呢?一般上,是“从当下的时间到达另一个不连续的时间”。《时间机器》的主人翁说:“时间与其他三个向度(长、宽、高)没什么不同,只除了们的意识乃沿著它前进。”0kM胜于蓝|优秀个人博客
(There is no difference between TIME and any of the three dimensions of space except that our conciousness moves along it.)上,我们每一个人都是时间旅行者,不断往“未来”旅行。 接下来就让我们看看由无数先驱者提出的各种理论吧。

其他理论

大崩坠

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宇宙自大霹雳创生之后,不断膨胀,如果宇宙是封闭的(密度大于临界密度),根据广义相对论,膨胀将停止,并开始收缩,时空逆转,于是一切发生过的事都会像倒带一般重来一遍?答案是不可能,因为“时间之箭”虽然回头,但一切条件经已不同。BlackHole(黑洞):根据相对论,宇宙中应有一种天体,连最高速的光线也无法自它的重力场逃脱。黑洞的超高重力导致了空间扭曲,它的出口可能是“白洞”,之间以“虫洞”(wormhole)连系,而出口之外可能是宇宙的另一处,也可能是另一个“子宇宙”。小说“接触”(Contact,1985,电影“接触未来”1997)便是利用虫洞进行宇宙旅行。如果黑洞中时间也扭曲了呢?于是,以黑洞进行时间旅行也不无可能。0kM胜于蓝|优秀个人博客
连接黑洞与白洞的宇宙虫洞图连接黑洞与白洞的宇宙虫洞图

量子理论

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理论中,粒子有可能在有限机率下发生“穿隧效应”(Tunneleffect)或称“量子跳跃”(Quantumleap),因而穿透不可渗透的障碍物。利用这个理论,美国电视影集QuantumLeap(1989~1993,不输不知道怎么翻译)让主角身体的粒子“穿隧”的机率增加,终于发生了时间旅行。

相对论

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爱因斯坦发表的相对论中,假设“光速绝对不变”,即使你的速率逼近光速,你所观测到的光依然以光速进行,你绝对追不上它,因为你的长度变短了,你本身的时间也变慢了。因此,进行光速宇宙旅行会是永不回头的时间旅行,就像电影“人猿行星”(PlanetoftheApes,1968。有重拍版)一般,太空人光速旅行了一段日子,地球却已过了数千年。

相对时间

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时间单位是咱们人类划定分割的,对宇宙而言并没意义。当你命令时间机器“回去五月八日上午十一时正”,它会搞不懂,除非你要它倒数“回去一万五千八百六十七秒”以前如此你需要一部能够分隔“时间”(这里指一个空间向度)的超级电脑,否则就只好眼睁睁看它运算过热而烧毁。如果要去未来呢?“前往六千秒后!”很好,当电脑带你去到那个未来,你会发觉你的手表也正好走了六千秒。

时间因果论

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一切在瞬间中发生,又是在瞬间中过去的,真正的“现在”则是处于这两着之间,这与我们生活中所说的现在是完全不同的,生活中所指的是在某一时段中的现在,比如“现在要好好读书”之类的,(我现在在打这段文字)但是这并非真正意义上的现在...不知道你有没有想过我们的一切是因什么而起的?就拿我来说,我今天的这个时候为什么会在打这段文字,你是否会想到这与我昨天有关?与我的环境有关?(环境也是造就了我想法的产生的原因)你是否会想到与我的父母、家庭有关?你是否会想到和我母亲生我有关?再接着你会想到和我的父辈母辈有关?接着你会想到和新中国的诞生有关?......你会想到和我所知道的科学理论有关?然后你是否又想到和那些科学家有关?........你会想到与战争有关?你是否会想到和古代中国有关?你会想到和世界有关吗?接着你是否会想到和人类的诞生有关?你是否会想到和生命的诞生有关?然后你是否又会想到和地球的诞生,太阳系的诞生有关?与银河系的诞生有关?你是否会想到最终的原因--就是与宇宙的诞生有关?0kM胜于蓝|优秀个人博客
同样 你也可以根据这来想想你的一切与什么有关...0kM胜于蓝|优秀个人博客
相反的,宇宙诞生了......产生了银河系等...接着产生了太阳系,地球,然后经历了好一段时间,地球的生命产生了,接着又产生了人类,然后相对中国来说,中国产生了,以及世界的其他国家产生了,中国的产生.....然后我的祖辈产生了,导致我的产生,同时科学发展...导致过去的我知道了一系列理论等....最后导致了今天的这个时候我在这打这些文字....看到这你是否明白了什么?一切都是必然的不觉得吗?你有没有想过,我们人类的整个整体的一切也是一种规律?你本人,还有其他的科学家们,哲学家们等,在研究事物时是否有想过到底为什么导致了去研究,其实我们都是一个规律,人类的整体是一个规律,而这规律的产生又要联系到宇宙的产生,我们也是宇宙的产物,宇宙的产生导致了我们的产生,我们的产生又导致了其他的产生,我们研究宇宙规律的同时,我们本身也是一种规律...人类的一切都是息息相关,由于这种关系太过微妙了,导致了“区分”的产生,比如:“物理,生物,化学,政治,......”但是这些的产生也是必然的,(它们没产生,我也就不会写)...

宇宙绝对密度

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整个宇宙有一个密度,和谐而平稳。当你去到另一个时间,两个时间的宇宙都同时发生密度变化,现代宇宙少了一点,另一个宇宙多了一点,于是乎,发生失衡,轰! 这是主要的集中理论,当然对错与否,你是否认为是种伪科学,就智者见智了。

时间故事

最吸引人的是“因果律”,一旦时间旅行发生,因果律必定被扰乱。例如你回到太古时代,杀了一尾鱼,而它正好在演化树上是人类祖先,于是,现代社会中有一整批人消失了。时间旅行对因果会发生什么影响呢?理论有四:

循环因果

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理论A-Fate事实(CircularCausation循环因果):你企图回到过去拯救一个人的命,却发觉那人仍是无可避免的死了,甚至更糟的是,你回到过去的此一行为正是导致他死亡的原因!这个理论是四个理论中较合理的。

平行宇宙

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理论B-AlternateUniverse平行宇宙:回到过去,去救了一个人的命,结果回到现代时,发现其实一切都没改变!“量子理论”中,每一个可能的机率都可能产生另一个含有那个机率的宇宙,于是有许多“平行宇宙”。当你回到过去救了那人的命,你只不过创造了另一个平行宇宙,在那个宇宙中那人是活下来了,可是在你的宇宙中他本来就还是死的。但李连杰的电影theone里似乎不是这么定义平行空间的,在其他宇宙的“我”死了能量由其他的“我”平分。关于平行空间,大家有兴趣的话可以去找找苏毅平的小说看。(一套有无数多本的,自成体系,叫网状时间理论)

成功

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理论C-Success成功:回到过去,而且杀了你的曾祖父。你真的成功杀了他吗?如果你成功了,你就不可能出生,因此也不可能回去杀了他,因此他就不会死,因此你会出生...?并且,如果你真的成功了,当你回到你的时间点时你又存在或许会发现你的曾祖父变成了另外一个人时,你会认为这是你的曾祖父吗?又或者当你回到了这个时间点时你已经忘了你曾经杀死过你的“曾祖父”?这是一个矛盾的理论,也是其中最不合理的。

观察者效应

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理论D-ObserverEffect观察者效应:回到过去,并且成功改变了历史,但只有时间旅行者本身知道历史改变前后有什么不同。这个矛盾是在于,旅行者本身为什么不受影响?在这种情形下,当他回到已经改变后的现代,他可能成了一个陌生人。比如他回到过去杀了曾祖父,回到现代时,发现没有任何能证明他自身存在于这个世界上的纪录。0kM胜于蓝|优秀个人博客
此外,还有一种说法,即灭亡论:对于现实,人们会问:“根据理论A和B,时空穿梭的存在是合理的,但是为什么我们从来没有遇到从未来来访的人呢?”人类的时间如果有足够多,或者说人类的历史足够长,那么很有可能人类最终能够掌握时空穿梭的技术回去影响历史,但事实上并没有看到这种迹象,为什么呢?有一种原因,即人类并未发展到掌握时空穿梭技术的文明程度就已经灭亡了;更糟的是,任何文明物种在并未掌握到时空穿梭的技术都灭亡了(恐怕任何文明物种都对历史有一种难以抗拒的好奇心,希望亲身前去看个究竟);也许,这项技术的掌握是一个过于漫长的过程,任何一个延续的文明都没有足够的时间来完成它。当然,历史发展的可能性有很多,或许未来人类已经到过我们的历史中,只是被人们当成了怪物或外星人。单就人类灭亡这种情形而言,并非没有可能,现代,来自人类自身的,如核威胁,以及人类行为之外的如行星撞地球,大火山喷发等威胁,随时都有可能将人类的时空穿梭之梦化为灰烬。这真是个令人沮丧的说法,但不用过于担忧,我相信凡致力于时空穿梭研究的科学家都不会赞同这个设想,否则他们后面的研究还有什么意义?0kM胜于蓝|优秀个人博客
让我们集合一些事实(其实就是些电影)来分析一下:电影Terminator(1984,“终结者”)中,未来巨型电脑“天网”(Skynet)派机器人来现代,为的是杀死人类义军领袖的母亲,同时该领袖也派了部下来拯救母亲,没想到该部下与他母亲发生关系,怀孕了他这是理论A,不但没改变历史,反而完成了历史。在第二部(1991)中,前一部的机器人留下的手臂,引起高科技公司研究的兴趣,开发了“天网”的雏型。这也是理论A天网不但促成了反对它的人诞生,也造成了它自己的诞生。但是,故事最后,那只手臂被毁了!这马上成了理论C,手臂毁了,因此不会有天网诞生,也不会有人类义军,所以也不会有人派人来现代拯救母亲,那义军领袖也不会出生可是他们全都还存在!而且知道发生了什么事!所以,这也是理论D?因果法则或许成为内在限制,然而,人类想象力的无远弗届却也是你我的特权。0kM胜于蓝|优秀个人博客
我们可以将此种“替人生作弊”的电影类型(无论剧中人物是否回到过去)加进时空理论的玄想,或许勉强可发现一扇较为合理的窗口。假设时空并非单一,有几种“预先”的可能。如果你选了A,展现在你眼前的将是A的人生;如果你选了B,B世界将立刻蹦现。这原是人类自由选择后的必然后果,每一次的“选择”都会在生命中展现某种“关键性”的作用;然而加进时空元素后,所有“必然性”的过去历史都在瞬间化为“可能性”,只要回到过去改变了一些重要事件,时空的连锁异变会从A历史转换为B历史,而且普遍于所有人,因为整组“记忆”在瞬间从A记忆转为B记忆;且这种记忆又预设了B的“真实”发生,因为关键人物亦可回到B历史的过去,甚至加以干涉。然而即使如此,逻辑矛盾似乎仍然存在。问题在于:过去中的“某一点”在那一点上究竟是往A亦或往B?因为同一点可能会被“未来”的某个力量干预,那么到底在“当时”的真相为何?其实,若依上述的非单一时空理论,我们可以这么说:不管当时的历史往A或往B,反正一定是往“某个方向”,而这个方向却非必然,因为人可以回到过去加以“干预”;而一旦干预成功,历史虽会转换跑道,却仍往“某个方向”进行,且这个方向表现在受影响者的记忆中。

艺术

一些推荐看了上面的东西,是不是觉得有点晕了。晕的还在后面了。事实上这几十年间有很多作家在因果律方面做了很多的艺术尝试,这里做一些推荐。

《绝不通融》

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改写历史在美国作家罗伯特·西尔弗伯格的科幻小说《绝不通融》里,二十八世纪时空保卫局的首脑马勒毫不留情地将数千名时间偷渡者送到月球上去禁闭,以防止他们所携带的病菌作乱,因为这一时代已经消灭了疾病,人们也相应丧失了对于任何病菌的抵抗力。当时人们还不能够进行双向时空旅行,可是,有一天马勒却意外地发现一个偷渡者使用的是双向时间装置。他好奇地摆弄这个装置,结果被送到过去一个可怕的时代。他好不容易才利用同一装置回到二十八世纪,却被时空保卫局的自动追踪器盯上了,被送往局长室,而坐在局长位置上的正是马勒,这个“绝不通融”的人自然会把任何偷渡者送往月球。可这个轮回究竟是怎么开头的呢?成了偷渡者的马勒百思不得其解。0kM胜于蓝|优秀个人博客
《你们这些回魂尸——》0kM胜于蓝|优秀个人博客
自我定位读读美国作家罗伯特·海因莱恩发表于一九五九年的科幻小说《“你们这些回魂尸——”》是有益的。作者设想一九九三年位于美国洛基地下城的时空劳工总部的一个工作人员(“我”),利用美国制造的坐标变换器来到一九七零年的纽约,结识了一个写忏悔故事的人,他二十五岁,本来是个双性人,当姑娘时的名字叫珍妮,未婚而有孕,生下的女婴被谎称为其叔的人偷走了,自己却动了手术变成男性。“我”答应帮助“未婚妈妈”找到玩弄过并抛弃了她(他)的男子。于是他们来到一九六四年的时空,“我”从医院的育婴室里偷走了婴儿,将她送到一九四五年的一家孤儿院。然后,“我”又到一九六三年的时空里找到了那个玩弄珍妮的男子,将他送到一九八五年的洛基地下城,要那儿的军士招募他参加工作。最后,“我”回到一九九三年的总部休息,说明“我知道我是从什么地方来的了”——原来,“我”就是珍妮!不仅如此,“我”也是一九四五年那家孤儿院里的婴儿、一九六三年那个未婚而受孕的姑娘、一九七○年那位写忏悔故事的男子。更有甚者,“我”同时是窃走婴儿的“叔叔”,是玩弄了珍妮的男子,是被押送到一九八五年的洛基的那个家伙。因此,在角色的意义上,我既是母亲、父亲,又是儿子、女儿。这些矛盾纠葛,都是在“我”所扮演的不同角色之间发生的。荒谬固然荒谬,但是,“我知道我是从什么地方来的了——可是你们是从什么地方来的呢,你们这些回魂尸?”加了着重点的引文,是作者借主人公之口的发问,答案自然是要由读者来作出的。0kM胜于蓝|优秀个人博客
《逆时旅行寻根记》0kM胜于蓝|优秀个人博客
互相作用在时间中旅行的人,很可能会遇到以往的自己、将来的自己,作为第三者观看甚至干预以往的自己同周边环境的互动,或者作为第三者窥见甚至干预将来的自己和其环境的相互作用。而这样做本身是否会影响到现在的自己呢?美国作家罗恩·克拉特的《逆时旅行寻根记》则描写莎蕾·坦布鲁克小姐租用时间机器人“螺蛳壳”,带上男友蒂姆,回到过去的时空里探宝。当他们发现了藏宝的地点之后,再回到现在的时空里来探寻。这些作品都肯定不同时代的自我相互影响的可能性。以上分析中所说的“自己”,也可以替换为“他”,换言之,我们同样可以进入过去或未来的时代旁观甚至参与当时的人们的生活,这样做本身会不会改变当事人的命运呢?诸如此类的问题,对于在高度理性的教育下成长起来、充满务实精神的人来说,自然不成问题,因为它们根本不存在;但是,二十世纪高科技以及科幻小说所熏陶出来的新一代人,熟悉这类问题并且对它们津津乐道,就没有什么好奇怪了。

《戒指》

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时空漏洞南斯拉夫作家戈兰·赫德克的科幻推理小说《戒指》却是别具匠心的。作者回避了时间旅行的具体手段,却利用时间旅行的可能性构想了这样的情节:主人公“我”作为科学家,不仅拥有并能驾驶时间机器,而且利用新技术五分钟内就在计算机帮助下学会了古荷兰语,回到十七世纪,在调味品与黄金等值的阿姆斯特丹,以一品脱的干胡椒就换得了一枚钻石戒指,将它带回二十世纪。“我”不愿在寻找新的珠宝商这件事上费心思,于是总是去找同一位珠宝商,只不过每次都比前一次提早一小时,这样,对“我”来说,这位珠宝商自然是熟悉的老交情,而对珠宝商本人来说,来买戒指的“我”每次都是新顾客。而且,“我”每次来,都是买同一种(准确地说,是同一个)戒指,而同一个戒指居然可以售出多次!回到二十世纪之后,“我”同时销出了九十四个一模一样的钻石戒指,发了大财,而对此大感怀疑的检察官即使得知真相,也对“我”无可奈何。通过时间旅行来从事“投机”买卖,算是致富新方吧!0kM胜于蓝|优秀个人博客
在日常生活中,我们会常常在睡梦中梦见一些事情,然而几天之后这些事情却奇妙的发生了。我认为这是人们在睡梦中进行的一次时空穿梭,让我们看见未来几天将会发生的事情。0kM胜于蓝|优秀个人博客
当我们在睡梦中是否会有这样的感觉。我们明明没有睡了多久,但是天已经亮了,感觉自己的睡眠只是经历了短短的几分钟而已。根据九维空间来说当感觉时间过的快的时候我们正在向四维空间偏移,反之向二维空间偏移。很多人在无所事事的时候常会采取睡眠这个方法来打发时光,而睡眠常会给人的感觉是从入睡到醒来只有短短的几分钟,这说明在睡眠中的人已经很接近四维空间了。0kM胜于蓝|优秀个人博客
然而我们为什么会看到未来的事情呢?这应该是我们在睡梦中因为自己本身的惰性使自己喜欢睡眠。这时我们正在向四维空间偏移,当我们的速度大到足以进入四维空间时,我们就会梦见在未来几天会发生在自己身上的事情,这时的我们因为在睡梦中无法感知自己,但这时的我们或许在进行自己的时间旅行。

结论

时间旅行至今还没有显露其现实可能性。尽管如此,提出这一观念是了不起的。总的说来,人类虽然还缺乏超时间旅行的实践,但却已经在幻想中畅游时间的长河,由此而产生的科幻作品就其内容而言是丰富多彩的。当然,从幻想到现实之间,而我们已知的任何主体都是一个过程(因为生命本身就有过程性)。换言之,旅行者本身存在于时空之中,并随着时空的改变而改变,如果旅行者超越自然时间的节拍而向未来世界运动,必然立即以相应的加速度趋于衰老,并在超过一定界限后死亡;如果旅行者逆转时间的方向而向过去世界运动,那么,必然立即以相应的速度变得幼小,甚至进入诞生前的状态。这样,旅行者就不再是原来意义上的主体,也就无法完成相应的旅行。从威尔斯提出关于“时间机器”的设想以来,人们并没有在制造这种机器方面取得任何实质性进展。与此相应,科幻作家们在自己的作品中对此往往也语焉不详。事实上,这类机器本身同样摆脱不了时移法则的制约。人们是否能够克服上述难题而使自己不仅能在空间自由旅行、而且获得超时间旅行的自由,历史的发展终将给出答案。

虫洞

虫洞形象图虫洞形象图0kM胜于蓝|优秀个人博客
60多年前,阿尔伯特·爱因斯坦提出了“虫洞”理论。那么,“虫洞”是什么呢?简单地说,“虫洞”是连接宇宙遥远区域间的时空细管。它可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来,并提供时间旅行的可能性。0kM胜于蓝|优秀个人博客
早在20世纪50年代,已有科学家对“虫洞”作过研究,由于当时历史条件所限,一些物理学家认为,理论上也许可以使用“虫洞”,但“虫洞”的引力过大,会毁灭所有进入的东西,因此不可能用在宇宙航行上。0kM胜于蓝|优秀个人博客
随着科学技术的发展,新的研究发现,“虫洞”的超强力场可以通过“负质量”来中和,达到稳定“虫洞”能量场的作用。科学家认为,相对于产生能量的“正物质”,“反物质”也拥有“负质量”,可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样,“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过,目前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界,并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。0kM胜于蓝|优秀个人博客
据美国华盛顿大学物理系研究人员的计算,“负质量”可以用来控制“虫洞”。他们指出,“负质量”能扩大原本细小的“虫洞”,使它们足以让太空飞船穿过。他们的研究结果引起了各国航天部门的极大兴趣,许多国家已考虑拨款资助“虫洞”研究,希望“虫洞”能实际用在太空航行上。0kM胜于蓝|优秀个人博客
宇航学家认为,“虫洞”的研究虽然刚刚起步,但是它潜在的回报,不容忽视。科学家认为,如果研究成功,人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。人类被“困”在地球上,要航行到最近的一个星系,动辄需要数百年时间,是人类不可能办到的。但是,未来的太空航行如使用“虫洞”,那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方。0kM胜于蓝|优秀个人博客
据科学家观测,宇宙中充斥着数以百万计的“虫洞”,但很少有直径超过10万公里的,而这个宽度正是太空飞船安全航行的最低要求。“负质量”的发现为利用“虫洞”创造了新的契机,可以使用它去扩大和稳定细小的“虫洞”。0kM胜于蓝|优秀个人博客
科学家指出,如果把“负质量”传送到“虫洞”中,把“虫洞”打开,并强化它的结构,使其稳定,就可以使太空飞船通过。0kM胜于蓝|优秀个人博客
虫洞的概念最初产生于对史瓦西解的研究中。物理学家在分析白洞解的时候,通过一个阿尔伯特·爱因斯坦的思想实验,发现宇宙时空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞,那么时空在史瓦西半径,也就是视界的地方与原来的时空垂直。在不平坦的宇宙时空中,这种结构就意味着黑洞视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合然后在那里产生一个洞。该洞可以是黑洞,也可以是白洞。而这个弯曲的视界,就叫做史瓦西喉,它就是一种特定的虫洞。0kM胜于蓝|优秀个人博客
自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质发生了兴趣。0kM胜于蓝|优秀个人博客
虫洞连接黑洞和白洞,在黑洞与白洞之间传送物质。在这里,虫洞成为一个阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥,物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子,然后通过这个虫洞(即阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥)被传送到白洞并且被辐射出去。0kM胜于蓝|优秀个人博客
虫洞还可以在宇宙的正常时空中显现,成为一个突然出现的超时空管道。0kM胜于蓝|优秀个人博客
虫洞没有视界,它只有一个和外界的分界面,虫洞通过这个分界面进行超时空连接。虫洞与黑洞、白洞的接口是一个时空管道和两个时空闭合区的连接,在这里时空曲率并不是无限大,因而我们可以安全地通过虫洞,而不被巨大的引力摧毁。理论推出的虫洞还有许多特性,限于篇幅,这里不再赘述。0kM胜于蓝|优秀个人博客
黑洞、白洞、虫洞仍然是目前宇宙学中“时空与引力篇章”的悬而未解之谜。黑洞是否真实存在,科学家们也只是得到了一些间接的旁证。当前的观测及理论也给天文学和物理学提出了许多新问题,例如,一颗能形成黑洞的冷恒星,当它坍缩时,其密度已然会超过原子核、核子、中子……,如果再继续坍缩下去,中子也可能被压碎。那么,黑洞中的物质基元究竟是什么呢?有什么斥力与引力对抗才使黑洞停留在某一阶段而不再继续坍缩呢?如果没有斥力,那么黑洞将无限地坍缩下去,直到体积无穷小,密度无穷大,内部压力也无穷大,而这却是物理学理论所不允许的。0kM胜于蓝|优秀个人博客
总之,我们对黑洞、白洞和虫洞的本质了解还很少,它们还是神秘的东西,很多问题仍需要进一步探讨。天文学家已经间接地找到了黑洞,但白洞、虫洞并未真正发现,还只是一个经常出现在科幻作品中的理论名词。0kM胜于蓝|优秀个人博客
虫洞也是霍金构想的宇宙期存在的一种极细微的洞穴。美国科学家对此做了深入的研究。宇宙中,“宇宙项”几乎为零。所谓的宇宙项也称为“真空的能量”,在没有物质的空间中,能量也同样存在其内部,这是由爱因斯坦所导入的。宇宙初期的膨胀宇宙,宇宙项是必须的,而且,在基本粒子论里,也认为真空中的能量是自然呈现的。那么,为何宇宙的宇宙项变为零呢?柯尔曼说明:在爆炸以前的初期宇宙中,虫洞连接着很多的宇宙,很巧妙地将宇宙项的大小调整为零。结果,由一个宇宙可能产生另一个宇宙,而且,宇宙中也有可能有无数个这种微细的洞穴,它们可通往一个宇宙的过去及未来,或其他的宇宙。0kM胜于蓝|优秀个人博客
物理学家一直认为,虫洞的引力过大,会毁灭所有进入它的东西,因此不可能用在宇宙旅行之上 。但是,假设宇宙中有虫洞这种物质存在,那么就可以有一种说法:如果你于12:00站在虫洞的一端(入口),那你就会于12:00从虫洞的另一端(出口)出来。0kM胜于蓝|优秀个人博客
虫洞(Wormhole),又称爱因斯坦-罗森桥,是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。

虫洞定义

一是空间的隧道,就像一个球,你要沿球面走就远了但如果你走的是球里的一条直径就近了,虫洞就是直径0kM胜于蓝|优秀个人博客
二是黑洞与白洞的联系0kM胜于蓝|优秀个人博客
时间隧道想像图时间隧道想像图0kM胜于蓝|优秀个人博客
三是你说的时间隧道,根据爱因斯坦所说的你可以进行时间旅行,但你只能看,就像看电影,却无法改变发生的事情,因为时间是线行的,事件就是一个个珠子已经穿好,你无法改变珠子也无法调动顺序到现在为止,我们讨论的都是普通“完美”黑洞。细节上,我们讨论的黑洞都不旋转也没有电荷。如果我们考虑黑洞旋转同时/或者带有电荷,事情会变的更复杂。特别的是,你有可能跳进这样的黑洞而不撞到奇点。结果是,旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞,你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。  白洞有可能离黑洞十分远;实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”--那就是,一个时空区域,除了虫洞本身,完全和我们在的区域没有连接。一个位置方便的虫洞会给我们一个方便和快捷的方法去旅行很长一段距离,甚至旅行到另一个宇宙。或许虫洞的出口停在过去,这样你可以通过它而逆着时间旅行。总的来说,它们听起来很酷。0kM胜于蓝|优秀个人博客
还有,即使形成了一个虫洞,它也被认为是不稳定的。即使是很小的扰动(包括你尝试穿过它的扰动)都会导致它坍塌。0kM胜于蓝|优秀个人博客
最后,即使虫洞存在并且是稳定的,穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射(来自附近的恒星,宇宙的微波背景等等)将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时,你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现,几乎何以说是和黑洞同时的。0kM胜于蓝|优秀个人博客
在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后,理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒——诺斯特朗姆解以及后来的纽曼解,都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。我在这里将介绍给大家的虫洞,也是史瓦西的后代。0kM胜于蓝|优秀个人博客
虫洞在史瓦西解中第一次出现,是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通过一个爱因斯坦的思想实验,发现时空可以不是平坦的,而是弯曲的。在这种情况下,我们会十分的发现,如果恒星形成了黑洞,那么时空在史瓦西半径,也就是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。在不是平坦的宇宙时空中,这种结构就以为着黑洞的视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合,然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞,也可以是白洞。而这个弯曲的视界,叫史瓦西喉,也就是一种特定的虫洞。0kM胜于蓝|优秀个人博客
自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇。0kM胜于蓝|优秀个人博客
我们先来看一个虫洞的经典作用:连接黑洞和白洞,成为一个爱因斯坦——罗森桥,将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子,然后通过这个虫洞(即爱因斯坦——罗森桥)被传送到这个白洞的所在,并且被辐射出去。0kM胜于蓝|优秀个人博客
当然,前面说的仅仅是虫洞作为一个黑洞和白洞之间传送物质的道路,但是虫洞的作用远不只如此。0kM胜于蓝|优秀个人博客
黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。

虫洞性质

利用相对论在不考虑一些量子效应和除引力以外的任何能量的时候,我们得到了一些十分简单、基本的关于虫洞的描述。这些描述十分重要,但是由于我们研究的重要是黑洞,而不是宇宙中的洞,因此我在这里只简单介绍一下虫洞的性质,而对于一些相关的理论以及这些理论的描述,这里先不涉及。0kM胜于蓝|优秀个人博客
虫洞有些什么性质呢?最主要的一个,是相对论中描述的,用来作为宇宙中的高速火车。但是,虫洞的第二个重要的性质,也就是量子理论告诉我们的东西又明确的告诉我们:虫洞不可能成为一个宇宙的高速火车。虫洞的存在,依赖于一种奇异的性质和物质,而这种奇异的性质,就是负能量。只有负能量才可以维持虫洞的存在,保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然,狄拉克在芬克尔斯坦参照系的基础上,发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析物理问题。同样的,负能量在狄拉克的另一个参照系中,是非常容易实现的,因为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了十分重要的作用。0kM胜于蓝|优秀个人博客
但是虫洞并没有这么太平。前面说的是在安静的相对论中的虫洞,在暴躁的量子理论中,虫洞的性质又有了十分重要的变化。0kM胜于蓝|优秀个人博客
但在你认定那个理论正确而打算去寻找它们之前,你因该知道两件事。首先,虫洞几乎可以肯定不存在。正如我们上面我们说到白洞时,只因为它们是方程组有效的数学解并不表明它们在自然中存在。特别的,当黑洞由普通物质坍塌形成(包括我们认为存在的所有黑洞)并不会形成虫洞。如果你掉进其中的一个,你并不会从什么地方跳出来。你会撞到奇点,那是你唯一可去的地方。0kM胜于蓝|优秀个人博客
虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具,它还开宇宙的正常时空中出现,成为一个突然出宇宙中的超空间管道。0kM胜于蓝|优秀个人博客
虫洞没有视界,它有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接,但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切,在虫洞的问题中,它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切,在这里时空曲率不是无限大。因而我们可以安全地通过虫洞,而不被巨大的引力所摧毁。0kM胜于蓝|优秀个人博客
根据参照系的不同,负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候,在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞,而速度离光速太大,那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。0kM胜于蓝|优秀个人博客
我们先来看在黑洞中的虫洞,也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。0kM胜于蓝|优秀个人博客
黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下,会被黑洞的引力能“喂”大,成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。0kM胜于蓝|优秀个人博客
在没有黑洞包围的虫洞中,由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”,虫洞本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开,但是有更大的几率突然消失。虫洞打开的时间十分短,仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中,即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途,而在半路由于虫洞的消失而在整个时空中消失,成为真正的四维时空组旅行者。0kM胜于蓝|优秀个人博客
而且,在没有物体通过虫洞的时候,虫洞还比较“长寿”,而一旦有物体进入了虫洞,如果这个物体是负能量的,那么还好,虫洞会被撑开;但是如果物体是正能量的,那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中,几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落,而这些辐射都是正能量的,因此几乎可以肯定,在自然情况下是不存在虫洞的。0kM胜于蓝|优秀个人博客
虫洞的自然产生机制有两种:0kM胜于蓝|优秀个人博客
其一,是黑洞的强大引力能;0kM胜于蓝|优秀个人博客
其二,是克尔黑洞的快速旋转,其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿,成为一些十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下,可以确定它们的出口在那里,但还不可能完全完成,因为量子理论和相对论还没有完全结合。0kM胜于蓝|优秀个人博客
霍金:时空穿梭可行0kM胜于蓝|优秀个人博客
英国著名物理学家史蒂芬·霍金继日前承认外星人的存在后,又发表一个惊人论述:他声称带着人类飞入未来的时光机,在理论上是可行的,所需条件包括太空中的虫洞或速度接近光速的宇宙飞船。不过,霍金也警告,不要搭时光机回去看历史,因为“只有疯狂的科学家,才会想要回到过去‘颠倒因果’”。0kM胜于蓝|优秀个人博客
据英国媒体报道,物理学家霍金在拍摄的一部有关宇宙的纪录片时提到,人类其实能建造出接近光速的宇宙飞船,并且能够进入未来。0kM胜于蓝|优秀个人博客
时间也有缝隙0kM胜于蓝|优秀个人博客
至于时光机的关键点,霍金强调就是所谓的“第四维空间”,科学家将其命名为“虫洞”。霍金强调,“虫洞”就在我们四周,只是小到肉眼很难看见,它们存在于空间与时间的裂缝中。0kM胜于蓝|优秀个人博客
他指出,宇宙万物非平坦或固体状,贴近观察会发现一切物体均会出现小孔或皱纹,这就是基本的物理法则,而且适用于时间。时间也有细微的裂缝、皱纹及空隙,比分子、原子还细小的空间则被命名为“量子泡沫”,“虫洞”就存在于其中。0kM胜于蓝|优秀个人博客
回到“遥远过去”0kM胜于蓝|优秀个人博客
而科学家们企图穿越空间与时间的极细隧道或快捷方式,则不断在量子天地中形成、消失或改造,它们连结两个不同的空间及时间。部分科学家认为,有朝一日也许能够抓住“虫洞”,将它无限放大,使人类甚至宇宙飞船可以穿越;另外若动力充足加上完备科技,科学家或许也可以建造一个巨大的“虫洞”。0kM胜于蓝|优秀个人博客
霍金指出,理论上时光隧道或“虫洞”不只能带着人类前往其他行星,如果虫洞两端位于同一位置,且以时间而非距离间隔,那么宇宙飞船即可飞入,飞出后仍然接近地球,只是进入所谓“遥远的过去”。不过霍金警告,不要搭时光机回去看历史。0kM胜于蓝|优秀个人博客
飞船够快也能去“未来”0kM胜于蓝|优秀个人博客
霍金表示,如果科学家能够建造速度接近光速的宇宙飞船,那么宇宙飞船必然会因为不能违反光速是最大速限的法则,而导致舱内的时间变慢,那么飞行一个星期就等于是地面上的100年,也就相当于飞进未来。0kM胜于蓝|优秀个人博客
霍金举人造卫星为例,指卫星在轨道运行时,由于受地球重力影响较小,卫星上的时间比地上时间稍快。0kM胜于蓝|优秀个人博客
由此,霍金就设想出一艘大型极速宇宙船,可在1秒内加速至时速9.7万公里,6年内加速至光速的99.99%,比史上最快的宇宙船阿波罗10号快2000倍。船上的乘客就是变相飞向未来,作出名副其实的时间旅行。0kM胜于蓝|优秀个人博客
名词解释“第四维空间”0kM胜于蓝|优秀个人博客
即使是在太空中,万物也都有时间的长度,在时间中漫游,意味着穿越该“第四维空间”。0kM胜于蓝|优秀个人博客
霍金举例指出,开车直线行进等于是在“第一维空间”中行进,而左转或右转等于加上“第二维空间”,至于在曲折蜿蜒的山路上下行进,就等于进入“第三维空间”。穿越时光隧道就是进入“第四维空间”。

单一光子

单一光子无法超越光速的极限单一光子无法超越光速的极限0kM胜于蓝|优秀个人博客
2011年迄今为止,科学家证实时光穿梭是不可能的。0kM胜于蓝|优秀个人博客
由香港科技大学物理学家杜胜望带领的研究团队表示他们已经证实了一个单一的光子,也就是光的最基本量子,亦遵循宇宙的“交通法规”。“爱因斯坦断言光速是宇宙的交通法规,或者更简单点说,在宇宙中,没有什么比光更快。”研究团队表示。由此论证了时光穿梭是不可能的。在十年前,就有科学家提出过时光旅行的可能性,当时他们发现光的脉冲在某些特殊媒介中的快速传播可能超越光速,但后来这一结果被证明仅是一种视觉效果,科学家此时依然认为一个单独的光子可能超越光速。然而,杜教授认为爱因斯坦是正确的,并且决定通过测量一个单独光子的最终速度来结束这场争论。最终,实验结果显示单一光子同样遵循光速定律。0kM胜于蓝|优秀个人博客
(源自Discovery News)

逻辑悖论

按照常规思考,如果一个时间段成功建造了可以穿梭时光的机器,那么会有人到前面的时代制作同样的机器继续回到过去,于此同时带到之前时代的还有那个时代的科技。那么每个时代都应该有时光机存在,包括现在,但是事实并非如此,所以可以建设时光机器是不可行的。0kM胜于蓝|优秀个人博客
光的最小构成也是三维结构,以速度的方式永远无法超越时间,因为速度存在于时间内,没有0时间的速度,也没有负时间的速度,就如霍金所说第4维时间,目前包容了前3维是同时存在的。但时间实际上是停滞或者无限大速度的要想旅行只有在思维感知上了,通过外界所有量的运行经验方向,计算下一个时间点所达到的。例如,当你抛出一块石头,你可以看到运行轨迹,再迅速的计算出落下后运动轨迹~直到它停下,这是一切有感知物体特有的能力。

惯性思维

克服这种思维或许会有更多另人意想不到的新发现。爱因斯坦断言光速是宇宙的交通法规,那么也就是说造出一艘超过光速的宇宙飞船是不可行的,那么,我们就换一种思维去研究他,在研究范围之内的区域我们让时间的速度变慢,直至接近凝结,此时,在范围之外只要相对于他给一个速度,超越光速就成为可能,这个速度可能就是你迎着这个被凝结时空并向前走一步。

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时空穿梭

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