自從威爾斯在1895年寫下《時光機器》這部膾炙人口的小說後,時光旅行就一直是科幻小說的流行主題。可是這真的造得出來嗎?我們真能造部機器把人傳送到過去或未來嗎?
在過去數十年中,時光旅行一直是和科學殿堂沾不上邊的,但近年來,這個話題已經開始在理論物理學家間發酵,其動機一部分是好玩,想一想時光旅行其實是蠻有趣的,但此研究也有它嚴肅的一面。了解因果關係,對於創製一統的物理理論是個關鍵。如果不受限的時光旅行竟成可能,甚或只是原理上行得通,則此一統理論的本質也會受到徹底的影響。
我們對時間的最佳認識是從愛因斯坦的相對論而來。在相對論問世前,一般認為時間是既絕對又普適,不論所處物理環境為何,它對每個人都一樣。在其狹義相對論中,愛因斯坦倡議,我們測到的兩個事件的時間間隔,會取決於觀察者如何運動。重要的一點是,做不同運、動的兩位觀察者感受同樣兩個事件,這兩事件間流逝的時間並不相同。
建造蠹孔時光機器的三個步驟
1.尋找或製造一個蠹孔︰這是連線空間中兩地點的一種隧道。大的蠹孔也許自然存在於太空深處,是大霹靂的遺蹟。要不然我們就只好拿次原子蠹孔來充數。它們可能自然存在(有人說它們就在你我周遭不斷冒出又消失),或是人造的(譬如此處所想像,由粒子加速器製造)。這些小蠹孔必須放大到有用的大小,譬如用上類似大霹靂後讓空間膨脹的能量場。
2.使蠹孔穩定︰注入負能量,譬如利用開斯米效應(Casimir effect)等量子方式,使訊號或物體得以安全穿越蠹孔。蠹孔傾向於擠壓成一個密度無窮大或近乎無窮大的點,而負能量可對抗這個趨勢;換言之,它會避免蠹孔變成黑洞。
3.拖曳蠹孔︰假設有一艘具有高度先進科技的太空船,會將蠹孔的兩個口分開。其中一個開口或許可置放於中子星表面附近。中子星是極度緻密、有犟大重力場的星球,此犟重力場會使時間過得慢多了。由於時間在蠹孔的另一開口處過得較快,此兩開口便在空間及時間上都被分開來了。
回到未來,到底可不可能?
速度是讓時間往前跳的一個辦法,而重力是另一個辦法。在愛因斯坦的廣義相對論中,他預言了重力會讓時間變慢。時鐘在閣樓上會比在地下室中走得稍快些,因為地下室較接近地心,所以是在比較犟的重力場中。同理,時鐘在太空中跑得比在地面上快。再一次地,該效應是極其微小的,但我們已運用準確的時鐘直接測量到了。事實上,這些時間扭曲效應在全球定位系統中都必須計入,否則水手、計程車司機及巡弋飛彈會發現自己竟偏離路線許多公里。
在中子星表面,重力場犟到會讓時間比地球時間延遲了30%。從這種星球看到我們這裡發生的事件,就像把錄影帶往前快轉一樣。黑洞更是時間扭曲的極端範例:在它的表面上,時間相對於地球而言是靜止不動的,這表示如果你從黑洞旁邊掉進去的話,則在你到達表面的那一小段時間內,外面的宇宙就已經歷了滄海桑田的永恆。所以自外界看來,黑洞附近的區域簡直是時間的化外之地,因此,如果有位太空人可以貼近黑洞再折回而毫髮無傷的話(我得說,這是很唐吉訶德式的英勇舉動),那他應可躍入遠遠的未來。
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。”