時光彎曲

任何物體在時空里都儘量以直線(測地線)運動,但是,有質量的物體使得時空發生捲曲,從而使直線軌道折彎。

廣義相對論里的引力-時空捲曲

時光彎曲 時光彎曲

質量物體使平直時空發生捲曲,如同在膠膜上放一個重物,重物在膠膜上的塌陷會使膠膜出現凹陷部分,這個凹陷部分就好比在時空里被引力捲曲的地方。

光偏折

當然,光也儘量沿著直線傳播,但引力場——時空捲曲會使光的軌道發生偏折。在黑洞處,引力是無限大的,以至於光的軌道被拉了回去——而非小小的偏折。另一方面,利用經典理論描述,黑洞處的光被無限紅移,波長被拉得無限大,從而無法傳播出來。

新浪科技訊 據美國有關媒體3月9日報導,在各種科幻小說中,時光旅行是最令人激動的構想之一。人們構想在登上時光機器後,可以在瞬間回到他所希望前往的那個時代。那么,人類是否真的進行時空旅行?是否真的可以通過機器回到過去?美國科學家近日表示,時光旅行只是一種美好的想法,在現實中是根本不可能實現的。

美國哥倫比亞大學物理學家、暢銷書作者布萊恩-格林說,很多人都有過進行時光旅行的想法,他們或者是為了與故去的親密愛人重逢,或者是希望能制止慘絕人寰的殺戮等。時光旅行不失為一種美好的願望,它為各種科幻小說提供了絕妙的素材。關於如何回到過去,人們曾進行了無數的構想。“這些構想,如果仔細推敲,都是在跟物理學打擦邊球。我們認為,所有這些構想,幾乎無一成立。”

第四度空間

在物理學上,時間被認為是除了長、寬、高之外的第四度空間。當你從家裡走到零售店時,你在空間的三個維度都作了位移:長度、寬度、高度。其實,你也在第四維度--時間維度--進行了運動。

美國紐約城市大學天體物理學家、《空間:我們在宇宙中的家》一書的作者查爾斯說,“時間和空間在時空四維構造中密不可分”。查爾斯進一步解釋說,時空可以看作是一塊四維的彈性纖維。“當任何有質量的物體--你、我、以至一顆行星或其它星星--落到這塊纖維上時,它就會激起一片漣漪。這個漣漪,相當於由帶質量的物體引起的時空彎曲”。時空彎曲使物體沿著一條彎曲的路線運動,空間的曲率就是我們所熟知的重力加速度。

查爾斯還表示,根據天體物理學理論進行的推測表明,對於空間上的三個維度,人們可以來去自如。但對於時間維度,人們就無法如此自由了。在四維時空中,對於時間維,人們只能向前,不可能向後倒退。

“蟲洞”模型。科學家認為蟲洞是宇宙中的隧道,它能扭曲空間,可以讓原本相隔億萬公里的地方近在咫尺。

回到過去的時光隧道

關於時光旅行,人們有過很多美麗的遐想,最成熟的一個構想是通過蟲洞。人們構想,通過蟲洞,可以將兩個不同的時空連線在一起。相連的兩個時空,可以是兩個完全不同的宇宙,也可以是同一宇宙的兩個不同地方。任何物體都可以通過蟲洞,從一個時空自由出入另一個時空。

美國紐約城市大學物理學家、《多維空間》和《平行世界》兩本書的作者米奇奧-卡庫說,“蟲洞連線著將來,也連線著過去。但我們別太樂觀了,因為供應時間機器的燃料絕不是人類目前的技術所能達到的”。卡庫說,在時空這個物體上“鑽孔”,需要一顆星星那么大的能量,或者相反,需要來自比“無”還要少的其它星體上的“負能量”。

超弦理論專家格林對上述構想提出質疑。超弦理論主張宇宙萬物都是由一連串緊密排列的微細能量組成,隨著它們不同的震動模式而衍生出不同的狀態和現象。

格林說,“很多人對這種做法是否管用持懷疑態度。最樂觀的估計是,如果你能打開這樣一個孔,你就能從一個地點快速到達另一個地點,或者從一個時刻迅速趕往另一個時刻。”

宇宙弦理論

另外一個時空旅行愛好者津津樂道的理論是宇宙弦理論。宇宙弦理論說的是,在不斷膨脹的宇宙中,有貫穿整個宇宙的能量管。這些細細的管子,是早期宇宙的殘留,據說質量非常之大,可以造成周圍時空的巨大彎曲。

里查德-格特是美國普林斯頓大學的天文物理學家,曾著有《在愛因斯坦的宇宙中作時空旅行》一書。里查德-格特說,“宇宙弦或者是無限長,或者是成環形,它們沒有起始點。它們就像意大利麵條那樣,或者是圍成圓形的意大利麵條。兩種弦理論是互不干涉的。由於它們都能給時空帶來巨大彎曲,因此它們在理論上都給時光旅行提供了可能性。這是一個只有超級文明才有可能達到的目標,這遠不是目前的我們所能做到的。我們甚至連自己星球上的能源都控制不了。”

但是,仍有一些科學家認為,回到過去在理論上是可能的,雖然這不大符合實際。里查德-格特同時也認為,人類可以在地球上看到某些短暫的宇宙粒子。對於人類來說,這些粒子的行程大約有數千年,但粒子感覺其穿越太空、到達地球的過程僅僅用了幾分鐘時間。實際上,這些宇宙粒子已經進入了未來。基於愛因斯坦的理論,可以將空間充分扭曲來製造一個局部的重力場,就如同一個能夠以任意大小呈現的炸麵包圈一樣。重力場繞著這一炸麵包圈圍成一個圓圈,這樣就使得空間和時間都能緊緊地“彎曲”到過去。儘管很難描述這一“炸麵包圈”在現實生活中的樣子,但數學公式顯示,時光機器中每一階段的時間都將在“炸麵包圈”內的某一個空間內產生。

理論上說,在時光機器製成後回到過去的任一時間都是可能的。但到目前為止仍然有一個小小的障礙還未得到解決,那就是如何產生重力“炸麵包圈”。科學家們進行過大量研究和思考,發現可能需要推動一個高質量物體做高速圓周運動。

時光旅行難成現實

查爾斯在接受記者採訪時說,從數學上講,你當然可以說某種東西正沿著時間軸往後退。但在實際上,無論是你還是我,都無法回到過去。

卡庫也表示了相同的觀點,他說,如果存在一個萬能理論的話,人類就可以通過時間隧道解決所有的上述難題,看時間旅行是否真的可行。“但這需要比我們目前的科技能力要先進得多得多的技術。不要幻想明天就有一個年輕天才在報紙上發表聲明,說自己已經發明出了什麼時間機器。”

格特目前正在擔任一部關於時光旅行的電影《逾時空效應》的科學顧問。他在接受記者採訪時表示,目前,關於在時間維度進行旅行,唯一確定的是每過去一分鐘,我們就向未來邁出了一步。所以,對於那些想知道地球在一百萬年之後是什麼樣子的人,科學家們有好訊息等著他們。“如果你想知道地球在一百萬年以後是什麼樣子,我可以告訴你怎么做”。格特給出的方法是:建造一艘宇宙飛船。以光速行駛一定的時間,然後再回到地球。當你走出飛船的那一刻,你可能就在一百萬年之後的地球上了,而你本人,可能才只長了一歲。這樣,你去未來地球旅行的願望就實現了。(劉妍)

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