在时间里航行

科学家十分清楚:时间是一种空间。我们能够在时间中朝前或朝后运动,就像我们能够在空间朝前朝后移动一样。

卡尔·萨根

时间中旅行是科学幻想小说中最带有普遍性、最令人神往的想像之一。在威尔斯(H.G.Wells)所作的经典故事《时间机器》(The Time Machine),以及大多数以后出现的类似故事中,总有一位孤独的科学家,在遥远的实验室中造出一台小机器。如果你对某一年感兴趣,只要把拨盘拨到那个年份,走进机器,按一下按钮,一瞬间,你就回到了过去或进入未来。这类时间旅行故事中某些共同构思是一些逻辑上的怪事,例如遇见几年前的你自己,杀死一位直系的祖先,直接干预几千年前的某个重大历史事件,或者偶然踩着了一只前寒武纪的蝴蝶……总之,你一直在改变整个生活的历史。

这样的逻辑怪事并不发生在到未来去旅行的故事中。未来旅行肯定至少与往昔旅行一样令人兴奋,除了怀旧的因素以外,还希望我们都必须重新生活,或者恢复过去的某些东西。对于过去,我们知道得很多,而对于未来却几乎一无所知。因此,未来旅行在激发人们的想像力方而远胜于往昔旅行。

毫无疑问,未来旅行是可能的,由于年龄的正常增长,我们每时每刻都在这样做。然而,还存在着其他更有趣的可能性。每个人都听说过,现在也有相当的一部分人懂得,爱因斯坦的狭义相对论是爱因斯坦的天才创造,它使我们通常的时空观和同时性观念服从于深刻透彻的逻辑分析,而这种逻辑分析本来在两个世纪前就可以完成的。但是,发现狭义相对论要有一个能摈弃陈观偏见和盲从时俗的头脑,这在任何时代都是难能可贵的。

卡尔萨根

天文学家和科普作家卡尔·萨根

狭义相对论的某些推断是违反人们的直觉的。也就是说,它与人们对周围事物的观察不一致。例如,狭义相对论说,直尺在它运动的方向上收缩。当你缓步向前走动时,你在前进的方向上变薄了,但这并非因为你减少了重量。当你一停下来,你立刘就恢复了你通常的身体尺寸。同样,我们奔跑时,比立定时更重一些。只是由于走动的速度极慢,效应实在太小而无法测量。这样的说法似乎显得荒谬可笑。可是,如果我们能以接近光速(每秒30万千米)运动,这些效应就很明显了。事实上,昂贵的同步加速器(把带电粒子加速到接近光速的机器)就考虑了这些效应。正因为狭义相对论的正确性,同步加速器才得以运转。狭义相对论的推断看起来违反常识,原因是我们没有以接近光速飞行的习惯。这并非常识有什么不对头,常识本身是不错的。

狭义相对论还有第三个推断,那是个仅仅在接近光速时才显得重要的异乎寻常的效应:这种现象叫时间膨胀。如果我们以接近光速飞行,用手表或心跳量度的时间比用作对比的、不移动的时钟过得慢。这同样不是我们日常生活中的经验,但接近光速飞行的核粒子确实如此,它们的衰变时间就是安装在它们内部的时钟。时间膨胀是我们宇宙中已经测量到的并得到证实的现实情况。时间膨胀暗示着到“未来时间”去旅行是可能的。一艘可以任意接近光速飞行的宇宙飞船可使飞船上的时间要多慢就多慢。例如,我们银河系的直径大约是6万光年;以光速飞行,也要6万年才能从银河系的这一端飞到另一端。但这一时间是由静止的观察者测量的。一艘能以接近光速运动的宇宙飞船,能在比一个人寿命还短的时间里,从这端到另一端横跨银河系。使用适当的运载工具,我们可以环绕银河系,并在20万年以后(从地球上测量)重返家园。自然,在这段时间里,我们的朋友、亲戚、社会甚至可能我们的行星都已面目全非了。

根据狭义相对论,甚至可能在人的一生中环游整个宇宙,然后在数十亿年后的未来再回到我们的行星上来。根据狭义相对论,人们没有希望以光速飞行,只能非常接近光速地飞行。因此,用这种方式不可能进行往昔旅行;我们只能使时间慢下来,而不能使它停止或倒退。

要设计以接近光速飞行的宇宙飞船,在技术上会遇到非常多的问题。一个准备离开太阳系的最快人造物体——“先驱者10号”大约以光速万分之一的速度在飞行。因此,近期内还不能指望到未来去旅行,但对于其他星球上的先进技术来说,这却是可以想像的。

还应当提到另一种可能性,和前几种比较起来,这是一种推测性要大得多的展望了。有些质量大于太阳2.5倍的恒星,在它们生命的晚期会崩溃,这种崩溃极为强烈,没有任何已知的力量可以制止它。这些恒星就此发展成空间结构中的一个皱褶——“黑洞”,而这些恒星也就在黑洞中消失了。黑洞物理并不涉及爱因斯坦的狭义相对论,它涉及困难得多的爱因斯坦的广义相对论。目前,对于黑洞物理,特别是旋转黑洞物理,我们知道得还相当少。然而,人们已经作出了一项推测,目前对这个推测还无法否定,因此它是值得注意的:黑洞可能是通向其他时间的孔隙。人们推测,如果我们掉进了一个黑洞,展现在我们面前的是宇宙的另一个不同的部分和时间上的另一个纪元。我们不知道通过黑洞是否比经由普通一些的途径能更快地到达宇宙的其他地方。我们不知道是否可能通过跃入黑洞实现往昔旅行。这后一种可能性所暗示的矛盾能够用来反对它本身,但对此我们确实一无所知。

黑洞是先进技术文明的运输管道——可以想像它既是时间管道,也是空间管道,这又有谁知道呢?许多恒星的质量都超过太阳2.5倍。就我们所知,他们在相对说来迅速的演化过程中,一定都会变成黑洞的。

黑洞可能是通往奇境的入口处,但是那儿会有爱丽丝和白兔吗?

 

本文作者卡尔·萨根(Carl Sagan,1934~1996)系美国康奈尔大学天文学教授,世界著名科普作家。一生研究成果惊人,注重对生命起源、外星球智能生命探索等,发表了大量科普文章,还写了30部箸作,其中《伊甸园的飞龙》曾荣获美国普利策奖。

文件下载(已下载 755 次)

发布时间:2012/5/9 上午7:47:33  阅读次数:4657

2006 - 2024,推荐分辨率 1024*768 以上,推荐浏览器 Chrome、Edge 等现代浏览器,截止 2021 年 12 月 5 日的访问次数:1872 万 9823 站长邮箱

沪 ICP 备 18037240 号-1

沪公网安备 31011002002865 号