三答天使--时空旅行之走向未来 [ 不爱吱声 ] 于:2004-03-29 07:13:58 复:148342
天使的第二个问题是人是否能通过时空隧道回到过去。这个问题让老萨回答，他肯定说可以，至少他希望可以。因为在他的小说中他已经制造出了时空机器，并且能将三国时期的猛将传到西西河与各位老大单挑。要知道这意味着他的时空机器不仅可以让我们回到过去，而且还能让过去的人物出现在未来。如果这成为了现实，那可太让人激动不已了！不过，这里我们还是回到现实，看看在现有的物理理论基础上，这种时空机器是否真能制造出来。
相比较，走向未来说起来比回到过去更容易，至少不会出现违背因果关系的事情出现，那就让我们先来看看如何走向未来吧。
还是从大家熟知的爱因斯坦的“相对论“谈起。在狭义相对论中，像三维空间一样，时间是一个可变的维数，特别的不同系统内的时间会随着系统速度的增加而放慢步伐，也就是说高速度会造成时间扭曲。下面我们用著名的“双生子佯谬”来解释这个现象：
孪生兄弟中的哥哥以1/2光速开始其太空旅行，而弟弟留在家里。哥哥到达5光年以外的目的地之后立即以同样的速度返航。对于留在地球上的弟弟来说，时光流逝了10年，也就是哥哥以1/2光速旅行所花去的时间。但对于旅行中的哥哥来说，时光流逝的速度却要慢得多。事实上，以哥哥的生物钟为准，时间仅仅过去了7年，于是哥哥就相当于飞到了未来。在弟弟看来，兄弟俩都度过了10年，而在哥哥看来，兄弟俩都度过了7年，这可真是公说公有理，婆说婆有理。但是一对孪生兄弟由于哥哥的长途旅行却使得两人看起来有3岁的年龄差别，哥哥年轻了许多。如果哥哥能以更快的速度（接近光速）飞行，那么哥哥想年轻个十年二十年的根本不成问题。不过大家也不用羡慕这位哥哥，实际上他并没占什么便宜，因为生命是一个过程！尽管哥哥的回忆录中可以写上自己的生卒年份，看起来好像比别人多活了几年，可是哥哥回忆录中很多年是在黑暗寂寞的太空中度过的，没啥可炫耀的。这里也给大家提一个问题，你觉得飞向未来会给我们带来什么好处？
下面再来看，理论上人们能够以非常接近光速的速度旅行，但实际上可以达到这么高的速度吗？
“实际上在这方面没有任何禁区，只是一个成本问题。为了把一个10吨重的负载加速到光速的99.9%，需要使用100亿亿焦耳，这相当于全人类几个月的能源生产总量。”[注]具体来说，如果我们有足够的能源，我们可以制造一架1G宇宙飞船，所谓1G就是宇宙飞船的加速度始终为一个地球上的重力加速度，这样完全模拟地球的重力，宇航员不会在长期的飞行中感到不适。而你可以粗略地估计一下，这种1G飞船达到1/2光速只需要不到半年的时间，这与漫长的宇宙旅行相比不算什么的。不过我们现有的技术恐怕是无能为力，但并不排除我们以后能做到这一点。在太空中有取之不尽用之不竭的能源，比如说无处不在的宇宙射线，只要我们去开发它们。这实际上最后成了一个政治问题：做出对太空进行必要的技术研究和开发的决定，以便使人类能够利用宇宙中大量的能源。但是还有另外一个问题：以高速系统进行的时间旅行或许只能进入未来却没有办法回来。因为时间延长只与速度的大小有关系，却与速度的方向没关系。再想想我前面提到的问题，如果我们不能回来，那么我们就无法从“未来”带回来先进的东西改造我们的现有世界，那还有什么用呢？可是真的要是能任意地从“未来”带回东西改变我们目前的世界，这就又涉及到因果律的问题：到底我们“未来”的技术是来自于哪里呢？我们难道真能从“未来”世界获得“未来”的技术吗？总之“回到过去”比“飞向未来”要更吸引人一些，这将在下一篇纤细介绍。
此外，相对论还为我们提供的另一个时间旅行的方法。
这个方法是爱因斯坦1908年以广义相对论提出来的，这个理论将狭义相对论进行扩展，其中包含了重力对时光产生的多种效应。新理论令人惊讶的结论在于重力会使时间放慢，而我们也可以验证这一点，比如地球的重力每300年可以让钟表慢1微秒。于是与在地下室相比，钟在顶楼上要走得快一些，在更接近于地心因而也更深入于引力场的情况下，这一现象将愈加显著。所以建议大家想长寿，那就去住地下室，最好能住在海底下！类似地，钟在太空里比在地面上走得更快。尽管这一效应微乎其微，但它已被精确的时钟直接测得。“例如，1976年，物理学家罗伯特-维索特(Robert Vissot)和马丁-列文(Martin Levine)向太空中发射了一枚载有时钟的火箭，他们观察到这个时钟与放置在地球上同样的时钟相比，多获得了1/10微秒。”[注] 实际上在全球定位系统中已经考虑到这些时间挠曲效应。如果没有考虑到这一点，最精确的巡航导弹也难免成了老萨说的“南斯拉夫盖浇饭”了。
知道了这一点，那么我们在未来的时光中旅行，可以利用那些强度远高于地球重力的引力场，比如中子星的引力场。“中子星是那些在耗尽自身的燃料之后，由于受自身质量的影响而收缩到只相当于原来体积很小一部分的天体，但它们的总体质量仍维持在一个很高的水平；其中一些中子星仅比地球上的一座城市大一点儿，但其质量却超过了太阳。它们自身强大的重力使其原子变成了一堆中子，中子星表面的引力是如此强大，以致时间的流逝速度与地球上相比大约减缓了30%。在这样一颗恒星上进行观察，事件看起来就像是快进的录像。这种重力作用会产生比地球重力影响要明显得多的时间扭曲：中子星上的7年相当于地球上的10年，因此，只要让我们的飞船到达这样一颗中子星上(比如位于巨蟹星云中的那一颗)就会在未来的时光中迈出一大步。但问题是我们如何能造出一艘能抵抗中子星附近极其恶劣条件的飞船来。在这种情况下，我们同样也无法从未来时光中返航。”[注]
最牛的无疑是黑洞，他才代表了时间翘曲的极致！在黑洞的表面，时间相对于地球来说是停滞的。这意味着，倘若你从附近落入黑洞，在你到达其表面所花费的短暂的时间内，广阔的宇宙已经历了无限长的时期。因此，就黑洞外部的宇宙而言，黑洞内部是时间终结的区域。如果一名宇航员可以急速地移动，他能够十分靠近黑洞并且安然无恙地返回――这个在我看来，那名宇航员可以算是灵异了，至于前景嘛――他可以跃进遥远的未来。
至于年轻人做梦娶媳妇倒也不失为一种很好地走向未来的办法，就是别忘了及时地回到现实中来
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