2013-01-25
人類(lèi)能否進(jìn)行時(shí)空旅行
作者：候濤 來(lái)源：原創(chuàng ) 日期：2012-9-28
時(shí)空旅行是指人或其他物體從某個(gè)時(shí)間點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)時(shí)間點(diǎn)。在人類(lèi)的現有觀(guān)念中。所有的人都順著(zhù)時(shí)間一分一秒自然前進(jìn)，這種所謂的時(shí)空旅行違背了自然時(shí)間變化的法則，它的疑點(diǎn)是要么前往未來(lái)，要么回到過(guò)去，實(shí)現時(shí)空穿梭。
時(shí)空旅行與相對論
幾千年來(lái)，人類(lèi)一直夢(mèng)想著(zhù)進(jìn)行時(shí)空旅行，從古印度史詩(shī)《摩訶婆羅多》到1895年赫伯特.喬治.威爾斯的科幻小說(shuō)《時(shí)間機器》，無(wú)不體現著(zhù)各個(gè)時(shí)期人們對時(shí)空旅行的向往。不過(guò)，在古代，人類(lèi)對時(shí)空旅行并沒(méi)有進(jìn)行過(guò)理論分析，各種時(shí)空旅行的想象中摻雜著(zhù)民間故事和神話(huà)成分。進(jìn)入20世紀之后，隨著(zhù)科技的發(fā)展，有關(guān)時(shí)空旅行的理論也開(kāi)始豐富起來(lái)，其中以愛(ài)因斯坦的狹義相對論和廣義相對論最為著(zhù)名。
愛(ài)因斯坦意識到，伽利略變換實(shí)際上是牛頓經(jīng)典時(shí)空觀(guān)的體現，如果承認“真空光速獨立于參考系”這一實(shí)驗事實(shí)為基本原理，可以建立起一種新的時(shí)空觀(guān)（相對時(shí)空觀(guān)）。在這一時(shí)空觀(guān)中，由相對性原理即可導出洛倫茲變換。1905年，愛(ài)因斯坦發(fā)表論文《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》，提出狹義相對論，成功描述了在亞光速領(lǐng)域宏觀(guān)物體的運動(dòng)。推導中的時(shí)間膨脹（當物體運動(dòng)時(shí)，它內部所有一切的物理化學(xué)變化反應都會(huì )變慢的這種假說(shuō)，就是時(shí)間膨脹，簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)慢）又被稱(chēng)為愛(ài)因斯坦延緩。時(shí)慢假說(shuō)認為，帶在等速運動(dòng)的物體身上的時(shí)鐘，用靜系觀(guān)察者的時(shí)鐘去測量，無(wú)論運動(dòng)方向如何，動(dòng)鐘都隨著(zhù)運動(dòng)速度的增加而變慢。
相對而言，愛(ài)因斯坦的廣義相對論對于時(shí)空旅行概念來(lái)說(shuō)具有更為重要的意義。在廣義相對論中，引力被描述為時(shí)空的一種幾何屬性（曲率）；而這種時(shí)空曲率與處于時(shí)空中的物質(zhì)與輻射的能量-動(dòng)量張量直接相聯(lián)系，其聯(lián)系方式即愛(ài)因斯坦的引力場(chǎng)方程。
實(shí)現時(shí)空旅行的方法
現在普遍認為，有三種方法可以回到過(guò)去，分別是速度超過(guò)光速、使用宇宙弦和黑洞、使用蟲(chóng)洞和阿庫別瑞引擎。
在相對論中，如果速度超過(guò)光速，就會(huì )出現時(shí)間倒流的現象，但現在一些科學(xué)家認為速度達到或超過(guò)光速是不可能的。使用宇宙弦和黑洞也只是假設性的。首先，宇宙弦是理論上可能存在的時(shí)空。再者，黑洞質(zhì)量相當大，產(chǎn)生的引力場(chǎng)又是如此之強，以至于任何物質(zhì)和輻射都無(wú)法逃逸，就連光也逃逸不出來(lái)，人類(lèi)又如何利用黑洞實(shí)現時(shí)光倒流轉？
這樣，三種方法中只剩下蟲(chóng)洞和阿庫別瑞引擎可供選擇。蟲(chóng)洞又被稱(chēng)為“愛(ài)因斯坦-羅森橋”，是宇宙中可能存在的連接兩個(gè)不同時(shí)空的狹窄隧道。1916年，奧地利物理學(xué)家路德維希.弗萊姆首次提出了這個(gè)概念，緊接著(zhù)在20世紀30年代，愛(ài)因斯坦和納森.羅森在研究引力場(chǎng)方程時(shí)推斷，透過(guò)蟲(chóng)洞可以做瞬時(shí)間的空間轉移或時(shí)間旅行。盡管到目前為止，科學(xué)家還沒(méi)有找到蟲(chóng)洞存在的證據，但“愛(ài)因斯坦-羅森橋”這一概念已經(jīng)被越來(lái)越多的人所接受。著(zhù)名科學(xué)家霍金在其經(jīng)典名作《時(shí)間簡(jiǎn)史》中，也認定蟲(chóng)洞是進(jìn)行時(shí)空旅行的關(guān)鍵，只要有一種巨大的能量打開(kāi)蟲(chóng)洞，就可以實(shí)現時(shí)空旅行。
阿庫別瑞引擎是一個(gè)推敲性的時(shí)空數學(xué)模型，經(jīng)常出現在國外的物理學(xué)期刊論文之中，它遵循廣義相對論中的一項特別的時(shí)空度規。1994年，物理學(xué)家米爾-阿庫別瑞提出以波動(dòng)方式延展空間，導致航行器（簡(jiǎn)稱(chēng)為“船”）前方的空間擴張，前后所連成的軸向即為想要航行的方向。船在一個(gè)敬意內乘著(zhù)波動(dòng)前進(jìn)，這區間稱(chēng)為曲速泡，是一段平坦時(shí)空。既然船在曲速泡內并不是真的在移動(dòng)，而是由曲速泡帶著(zhù)船走，廣義相對論中對于物體速度不可超過(guò)光速的限制就派不上用場(chǎng)。目前，科學(xué)家還不清楚怎樣去引發(fā)了這樣的波動(dòng)，或者一旦引發(fā)了，船要怎樣離開(kāi)它。因此，阿庫別瑞引擎至今仍處于理論概念范疇。
最近幾年，又有一種完全拋開(kāi)相對論的時(shí)空旅行概念應運而生，這一理論適用于對未來(lái)世界的探索，但同時(shí)也遭到了各界的強烈批評。這就是爭議頗大的“暫停生命”理論，即通過(guò)外在的方法（例如醫療科技），把生命過(guò)程減慢至近乎暫停的跡象；但在事實(shí)上，生命并沒(méi)有死亡，心跳和呼吸可仍然存在，不過(guò)只能透過(guò)機器才能測量。西方媒體認為，通過(guò)這一方法可以使人類(lèi)訪(fǎng)問(wèn)數百年后的世界。從2005年起，西方國家陸續進(jìn)行了一系列這樣的實(shí)驗。2005年7月，科學(xué)家對幾只狗進(jìn)行了實(shí)驗。他們把狗血抽走，再把冷凍的保護液放進(jìn)它們的循環(huán)系統，嘗試在暫停血液流動(dòng)的情況下保存它們的生命。經(jīng)過(guò)3小時(shí)的臨床死亡后，科學(xué)家再把狗血重新輸進(jìn)它們的循環(huán)系統，用電擊使它們恢復心跳。在這次實(shí)驗中，大部分都成功復原，不過(guò)也有不少部分狗出現腦部損傷。2006年1月，科學(xué)家又成功在豬身上進(jìn)行了實(shí)驗，成功率達到90%。
可問(wèn)題是，人類(lèi)當中又有誰(shuí)愿意暫停生命，離開(kāi)熟悉的現實(shí)社會(huì )，等待幾十年或幾百年后復原呢？再者，通過(guò)“暫停生命”只能前往未來(lái)，卻不能回到過(guò)去。
進(jìn)行時(shí)空旅行的各種悖論推想
誠然，即使今后條件成熟，進(jìn)行時(shí)空旅行仍面臨著(zhù)諸多挑戰。1943年，法國科幻家赫內-巴赫札維勒在小說(shuō)《不小心的旅游者》中提出了這么一個(gè)假設：如果你回到過(guò)去，在自己父親出生前就把自己的祖父母殺死；這樣，你的祖父母死了，就不會(huì )有你的父親；沒(méi)有了你的父親，你就不會(huì )出生；你沒(méi)有出生，就沒(méi)有人會(huì )把你的祖父母殺死，你就會(huì )存在和回到過(guò)去，并且把你的祖父母殺死，于是矛盾出現了。以上就是時(shí)空旅行中所要面臨的著(zhù)名的“祖父餑論”。
物理學(xué)家認為“祖父悖論”自有解決途徑。他們推論，世界也許是由無(wú)數個(gè)平行宇宙組成的，當你回到過(guò)去殺死你的祖父母時(shí)，你殺死的其實(shí)是另一個(gè)宇宙的人，而你的這個(gè)行為可能又創(chuàng )造了一個(gè)新的平行宇宙。你的祖父母的死只會(huì )使那個(gè)平行宇宙的你不復存在，而這個(gè)平行宇宙的你則平安無(wú)事。
具體在量子物理中，“多個(gè)世界”理論可以這樣理解：對于每一個(gè)似乎隨機的事件而言，只要它的可能性不為零，那么它所有可能的情形都會(huì )在不同的平行世界中發(fā)生，造成歷史的分支。物理學(xué)家戴維-多伊奇認為，當你回到過(guò)去殺死你的祖父母時(shí)，你其實(shí)已經(jīng)進(jìn)入了另一個(gè)世界，殺死的是另一個(gè)世界的人。而且，那個(gè)世界與你的世界的差別僅在于你的祖父母死了。
當今世界最有可能結合五種不同弦論的理論——M理論，對平行宇宙作了如下解釋?zhuān)憾鄠€(gè)三維的膜可以同時(shí)在一個(gè)四維空間（不是愛(ài)因斯坦的三維空間加一維空間，而是宇宙其實(shí)是鑲在一些更高維度的膜上）中存在；這些膜之間的撞擊能在膜中產(chǎn)生大量的能量——這同樣可以解釋大爆炸是如何起源的。不過(guò)，M理論并不能解釋不同膜的歷史之間的關(guān)系，也無(wú)法肯定當你回到過(guò)去時(shí)，你會(huì )進(jìn)到另一個(gè)膜當中。
同“祖父悖論”相反的有一個(gè)“命定悖論”，而這一悖論顯示出時(shí)空旅行其有根大的危險性?！懊ㄣＵ摗闭J為，如果你返回過(guò)去，將自己的祖父殺死，那么你的父親就不會(huì )出現，簡(jiǎn)單地說(shuō)，你自己也會(huì )消失，從（從這個(gè)平行宇宙分支的）“時(shí)間洪流中消去”?！懊ㄣＵ摗庇址Q(chēng)因果循環(huán)，其“歷史事實(shí)不因時(shí)空旅行中所做出的改變而受到影響”的概念是：改變歷史的做法，不論其意圖如何，最終都會(huì )引起歷史所“命定”的結果，而并不能做也之外的改變。
關(guān)于“命定悖論”，中國歷史上有一個(gè)著(zhù)名的例子。唐朝天文學(xué)家李淳風(fēng)編寫(xiě)了一本讖，上面說(shuō)：“唐中弱，有女武代王?！崩畲撅L(fēng)預知武后將稱(chēng)帝，如果強行改變，就會(huì )造成不預期的后果。在不經(jīng)意間，唐太宗李世民知道了這個(gè)消息，他殺死了一個(gè)疑似“女武”的將軍，但真正會(huì )代唐稱(chēng)帝的武則天并沒(méi)有被害。這意味著(zhù)回到過(guò)去并不能改變我們這個(gè)世界的歷史發(fā)展進(jìn)程。
既然有回到過(guò)去的悖論，自然也有前往未來(lái)世界的悖論。與這兩個(gè)悖論相應的是“先知悖論”；即你來(lái)到未來(lái)，得知將發(fā)生的不幸結果A；你在現在做出了避免導致結果A的行動(dòng)，最終造成了結果B。那么，結果A在未來(lái)根本沒(méi)有發(fā)生，你又是如何得知結果A的呢？（A與B不可能相遇的悖論。）
誠然，在人類(lèi)目前的科學(xué)水平下，有關(guān)時(shí)空旅行帶存在著(zhù)太多的未解難題，但這并不意味著(zhù)時(shí)空旅行僅僅只是理論。在現今解密的一些檔案中，大家或許能看到時(shí)空旅行的影子。
擴展閱讀：
實(shí)現星際航行夢(mèng)想的理念：
http://www.ssufo.com/html/tsfx/786.html
