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時間旅行是不可能的……或者是嗎?

「蟲洞」 - 廣義相對論預言的理論現象 - 是否可以通過時空創造捷徑並使時間旅行成為可能?(存在Shutterstock)

Paul Sutter是俄亥俄州立大學的天體物理學家,也是COSI科學中心的首席科學家。Sutter也是Ask Spaceman,We Do Planet和COSI科學的主持人。

狹義相對論告訴我們,空間的三個維度和時間的孤立維度都像織物一樣編織在一起。不可能把它們看作是單獨的實體,而只是一個單一的統一實體 - 時空。我們無法想像通過空間的運動,而不是時刻注意運動,反之亦然。左右,上下,前後,前後都是平等的。

然而,時間似乎有點不同。我們在太空有完全的行動自由,但是我們無法避免我們的未來。時間似乎有一個「箭頭」,而空間維度是靈巧的。考慮到時間和空間的統一性,就會產生一個明顯的問題:是否有時間旅行?在任何情況下?在所有?[時間旅行如何在科幻小說(信息圖表)]

奇怪的是,答案是肯定的!我們不能避免走入我們的未來,但是我們可以控制我們經過的時間。這是另一個相對性的教訓的結果:並不是所有的時鐘都是一樣的。

你在空間中移動的速度決定了你在時間上的移動速度。在簡潔的短語中:移動時鐘運行緩慢。

如果你能夠建立一個足夠大的火箭(不要問我該怎麼做,那是一個工程問題),以提供1g的恆定加速度(每秒9.8米每秒;地球引力提供的相同加速度),你可以在你個人時間的幾十年內到達銀河系的中心,距離我們兩萬光年遠的地方。

你可以停下來幾個小時,在射手座A *(星系中心的黑洞)附近野餐,然後跳回你的火箭回到地球。

到你回來的時候,如果提供這些福利的機構甚至是在附近,那麼你將有資格享受退休金,因為雖然你只是按照你的船上的時鐘走了幾十年,但是大概有四萬年的時間地球。

關閉循環

時間是相對的,但它仍然朝著每個人的方向流動。要問我們是否可以進入反向是廣義相對論(GR)的領域 - 這是我們用來理解重力的數學語言,而是時空與運動之間的全面聯繫。

在遺傳資源中,我們提出一個稍微更具技術性的問題:是否有任何物質和能量的安排(即翹曲時空的東西)來允許閉合時間曲線或CTC的存在?我知道這是行話,但在派對上折騰是一個有趣的話。這裡的「曲線」意味著一條路徑,「像時間一樣」意味著你永遠不會比光速快,而「閉合」意味著它返回到起點 - 換句話說,就是它自己的過去。

那麼,愛因斯坦的甲骨文,是否允許CTC?

是!

好…。

可能性是有限的

大約有六十種已知的時空配置允許CTC或者時間旅行。例如,哥德爾的「不完全性定理」(G?del"s Incompleteness Theorem fame)中的科特·哥德爾(KurtG?del)發現,如果宇宙的膨脹正在加速,而宇宙也在旋轉,那麼CTC將被允許,我們可以隨心所欲地進入我們的過去。

據我所知,哥德爾用這種解決方法向愛因斯坦指出,也許遺傳資源並不是全部被破解的 - 我的意思是,來吧,不應該有任何自然界的自我尊重理論這種明顯荒謬的解決辦法?

但是哥德爾的觀點是沒有實際意義的 - 所有的觀察都表明宇宙不是旋轉的,所以這個特殊的解決方案不適用於我們的宇宙,時間流逝到了過去。

啊!但是如果我們要構造一個無限長的巨大圓柱體,並將其旋轉到接近光速的軸上。這會拖累它周圍的時空,圍繞那個旋轉圓柱體的某些路徑最終會在他們自己的過去。好的,宇宙中沒有無限長的巨大圓柱體,否則我們可能不得不擔心。

等等,我得到了一個:如果你做了一個蟲洞(在兩個遙遠的地方之間的時空快捷方式),並發送一個接近光速的速度並把它帶回來,正常的時間膨脹效果會把一個結束於對方的「未來」,所以你可以通過蟲洞喉嚨華爾茲,最終在你的過去。那是什麼?蟲洞需要「負質量」存在,宇宙中不存在負質量?那麼,嗯。

進入過去:不

每次都是一樣的故事(饒恕難以抗拒的雙關語)。對於每個場景,我們用廣義相對論進行調和,以允許CTC和時間旅行進入我們自己的過去,大自然找到了混淆我們的計劃和排除場景的方法。

這是怎麼回事?廣義相對論原則上允許時間旅行到過去,但似乎在每一種情況下都被排除了。似乎有趣的事情正在發生,應該有一個根本的規則來禁止時間旅行。但是沒有一個。我們不能指出在亞原子水平上任何明顯阻止CTC形成的粒子相互作用。

從過去到未來的不可避免的時間過程類似於另一個不屈不撓的自然規律:熵。這就是熱力學的鐵律,指出封閉系統從有序到無序。(這個法則解釋了為什麼雞蛋永遠不會解開自己,如果你放置足夠長的時間)。時間與熵有關嗎?也許,但這是另一篇文章的主題...。


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