• 星期四, 5 月 23日, 2024
【識專題】超越時空 1.1

【識專題】超越時空 1.1

說起超越時空,就會想起人是否真的否以回到過去或穿往未來。

而事實上,英國著名物理學家史蒂芬霍金日前在英國《每日郵報》上發表文章稱,時光之旅在理論上是可行的,人類可以打開回到過去的大門和通往未來的捷徑。

時光之旅在理論上是可行的,人類可以打開回到過去的大門和通往未來的捷徑。為了實現時光旅行,霍金首先建議人們接納時間作為第四維度的觀念。他舉了一個非常簡單的例子:當人們駕駛汽車時,向前直行和向後倒車是第一維,向左或向右轉彎是第二維,在山路上爬坡和下坡是第三維,那麼時間就是第四維。對物理學家來說,時光隧道也許就是蟲洞。霍金說,蟲洞就在我們周圍,但小到肉眼無法看見。宇宙萬物都會出現小孔或裂縫,這種基本法則同樣適用於時間。時間也有細微的裂縫和空隙,比分子、原子還要小的空隙被稱作“量子泡沫”,而蟲洞就存在於“量子泡沫”中。
主要原理
「外祖父悖論」常被人拿來論證時間旅行不可能存在,但有些科學家則不這麼認為。

2014624日,澳洲昆士蘭大學的科學家首次使用兩個光量子(光子)模擬了量子粒子在時間中的旅行並對其「一舉一動」進行了研究,結果表明,至少在量子尺度上,時間旅行是可以實現的。研究發表在最新一期的《自然·通訊》雜誌。

科學家使用光子(光的單一粒子)來模擬回到過去的量子粒子並對其行為進行了研究。在實驗中,他們對一個進行時間旅行的光子可能產生的兩個結果進行了考察。第一種結果是:「1號光子」會透過蟲洞進入過去並與以前的自己互動。第二種結果是:「2號光子」會在正常的時空內行進,但會通過蟲洞同一顆卡在時間旅行環—封閉類時曲線(CTC,是物質粒子於時空中的一種世界線,其為“封閉”,即會返回起始點)內的光子相互作用。模擬「2號光子」的行為使「1號光子」的行為也能被研究,結果表明,時間旅行在量子尺度上可以實現。
操作設施
蟲洞
蟲洞就是五維空間。

人類也許能夠捕獲某一個蟲洞,將它放大到足以使人類甚至太空船從中穿過,但霍金警告說,不要利用時間機器回到過去,因為這將導致違反基本的因果論。

黑洞
愛因斯坦提出,世上應該存在讓時間變慢的地方,以及讓時間加速的地方。時間在地球比在太空運行慢。造成這種影響的原因是地球的質量。愛因斯坦發現,物質會減緩時間運行速度,就像是河的下游一樣。物體越重,對時間的阻力越大。這種驚人的事實為通往未來的時間旅行開啟了大門。
霍金認為,時空旅行的天然「交通工具」是黑洞。在銀河系中心,擁有銀河系中最重的天體——一個質量相當於400萬個太陽的超大質量黑洞,在自身引力作用下,它被壓縮為一個點。距離這個超大質量黑洞越近,遭遇的引力就越強。一旦距離過近,連光線都無法逃脫,會被吞噬。這樣的超大質量黑洞對時間有顯著的影響,令其減緩的速度遠遠超過銀河系中的任何物體。這使得它是台「天然的時間機器」。

霍金想像太空船能充分利用這種現象。如果某個航太機構正在控制從地球發射的探測器,他們會發現繞軌道運行一圈的時間為16分鐘。靠近超大質量黑洞,時間就會慢下來。在這裡,引力影響遠比地球引力極端。機組人員的時間將會減慢一半。對於原本每圈要耗費的16分鐘,他們其實只經歷了8分鐘。
影響因素
光速
宇宙中存在著速度限制,即每秒鐘18.6萬英里(約合30萬公里),亦稱光速。任何物體都不能超越這速度。以接近光速的速度旅行可以將你送達未來世界。
霍金說,如果科學家能夠建造速度接近光速的太空船,那麼太空船必然不能違反光速是最大限速的法則,導致艙內的時間變慢,這樣飛行一個星期就等於是地球上的幾年,也就相當於飛進未來。

在人類歷史上,速度最快的載人太空船「阿波羅」10號,速度為每小時2.5萬英里(約合每小時4萬公里),但要實現在時間中旅行,速度大約是「阿波羅」10號速度的27000倍。

太空船裡面裝載著巨量燃料,不斷加速,一週內,它就可以到達外行星。兩年後,它可以達到半光速,飛出太陽系。再兩年後它將達到光速的90%,遠離地球約30兆英里。發射四年後,太空船就會開始穿越未來。飛船上每度過一小時,地球上將度過兩小時。再經過兩年開足馬力的旅行,太空船將達到最高速,也即光速的99%。在這種速度中,太空船上的一天,等於地球上的一年。這時,我們的飛船就真正飛入未來了。
英國曼徹斯特大學粒子物理學教授布萊恩‧科克斯說:當我們用大型強子對撞機把粒子加速,達到光速的99%,粒子經歷的時間,以我們時間的1/7000速率消逝。太空中的數十年,在地球上可能已經過了數萬年。
霍金也表示,時間機器只能帶人進入未來,不能帶人回到過去,因為回到過去違反了基本的因果論。

時間
1895年,英國科幻小說家威爾斯的經典名作《時光機》問世。此後,在過去與未來之間穿梭就成為了科學家的夢想。俄羅斯學者日前宣稱,宇宙間新次元的發現,時光旅行將可成真。(待續)

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