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時間旅行可能嗎?科學家探索過去和未來

你想在德洛里的車裡回到未來嗎?或者和「企業號」的船員一起去拯救鯨魚?這兩個例子(從《回到未來》和《星際迷航4:返程回家》)在科幻小說中展現了一個非常聽的——時間旅行。生活中都有我們後悔的事情,所以回頭時間的概念(或者在一個「超人」電影中,逆轉地球的旋轉)是一個吸引人的想法。誰不想修復過去,或者抹去一個對人類產生負面影響的令人遺憾的歷史事件?或者對於那些更關注未來的人來說,如何把時間提前,讓他們看到一個整潔的事件——比如第一次在火星上著陸?

時間旅行在理論上是可能的,但它超出了我們目前的技術能力。圖片:argus | Shutterstock

《時空旅行》(Time travel)是《AMC夢想:詹姆斯卡梅隆(James Cameron)的科幻故事》。正如一位科學家所指出的,我們都在不斷地旅行——但這只是一個方向。不可避免地會在未來一段時間內移動1秒,如果我們想的話,可以走得更快。事實上,可以隨心所欲地向前邁進。俄亥俄州立大學的天體物理學家保羅·薩特說:這只是一個非常非常快的問題。他開始引用愛因斯坦的狹義相對論的證據,這表明時間是相對的,取決於你移動的速度。穿越空間的速度越快,穿越時間的速度就越慢,我們已經能夠在噴氣式飛機上用超精確的原子鐘來測量這一點,而且GPS系統提供的精度也需要考慮到這一點。

科幻小說似乎總是需要複雜的裝置來及時跳躍,而所需要的只是一個非常大的火箭。這意味著,例如宇航員已經是一種時間旅行者了。這是因為他們會進入太空並在國際空間站生活,有時會持續幾個月。在大約5英里(8公里)的速度下,空間站上的宇航員的移動速度比我們地球上的要快。這意味著在空間站上,宇航員的年齡要比在地球表面上慢一點點。當宇航員斯科特·凱利(Scott Kelly)從太空一年後回來時,與他稍微年長一點的孿生兄弟馬克(Mark)的年齡差距稍稍擴大了一點。


跳躍到過去

但許多科幻小說的專營權都集中在過去的時間旅行上。這樣的旅行提出了一些很巧妙的問題,比如你是否可以回到過去,殺死自己的祖父母(一個有時被稱為「祖父悖論」的謎題)。薩特指出,宇宙的物理學似乎禁止這種情況,至少在我們看來是如此。但令人驚訝的是,愛因斯坦的一些廣義相對論方程可能會讓時間旅行成為過去,這個理論基本上討論了巨大的物體如何扭曲時空。那麼愛因斯坦的理論怎麼能讓時間旅行成為可能呢?一種方法是打破宇宙速度極限,速度比光速還要快,但這很可能行不通,因為一個物體以這樣的速度運動會有無限的質量。另一種可能是在時空點之間形成「蟲洞」,儘管這可能只適用於小顆粒。

還有更多的奇異的可能性,比如使用黑洞,巨大的圓柱體或者宇宙弦來與時空的結構一起玩耍。當談到過去,廣義相對論的數學確實允許一些奇怪的場景,可以結束自己的過去。但所有這些情況最終都違反了其他已知的物理學,比如要求負質量或無限長的旋轉圓柱體。為什麼廣義相對論允許過去的時間旅行,但是其他的物理總是跳進去破壞樂趣?我們真的不知道。但這並不意味著科學家們放棄了。2015年位於塞普勒斯的東地中海大學的Ali Ovgun說:在有暗物質的區域可能會有蟲洞。

(這是一種理論形式的物質,不能用望遠鏡看到或用其他方法探測到,但它確實會在其他天體的引力作用下顯現出來。)雖然他的方程式顯示這些地區可能會出現蟲洞,但Ovgun說他仍在尋找證據。這只是數學證明,我希望有一天也能找到直接的實驗證據。就連舉世聞名的物理學家斯蒂芬·霍金在今年去世之前,也對時間旅行的想法著迷,他在《每日郵報》上討論了黑洞是如何成為可能的。「在他們的周圍和周圍,只有一半的時間,每個人都遠離黑洞。這艘船及其船員將穿越時空。然而,以色列海法以色列理工學院的物理學家阿摩司·鐵說:環繞黑洞的機器可能會在快速移動之前解體。

博科園-科學科普|文:Elizabeth Howell/Space


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