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去往未来的5种方法

2017.02.05

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科幻小说最刺激、最富有想象力的主题之一,莫过于穿越时空了。那么,现实生活中能否实现时间旅行呢?

2009年6月,英国著名物理学家史蒂芬·霍金举办了一场“时间旅行者”的聚会。这是一次特别奇怪的聚会,因为霍金是在聚会结束一年后才发出请柬,所以只有来自“未来”的宾客才能知道这次聚会的举办地和时间,也就是说霍金邀请的宾客来自未来。但直至聚会结束,也没有任何客人出现。

霍金称,爱因斯坦广义相对论认为扭曲的时空可以让人回到过去,但时空扭曲产生的辐射可能毁掉太空船甚至时空本身。通过这次实验,霍金认为人们要想回到过去的时空旅行是不太可能的。即使有可能,也要等到人类发明出真正穿越时空的时间机器。

看来,回到过去是不可能了,那么去往未来世界呢?这或许是截然不同的两种“穿越旅行”。有些研究人员认为从物理角度上穿越时间去未来世界是可行的。

当然,从某种程度上来说,我们每个人都是时间的旅行者,因为我们都在沿着现在的时间一直往前走,从现在走向未来。而在科学上,有几种方法或许能让我们快速进入未来世界。

1、改变速度——极速前进

这是去往遥远未来的最容易和最实用的方式——达到相当相当快的速度。因为根据爱因斯坦的狭义相对论,当你以接近光的速度行驶时,你相对于外界的时间就会慢下来。当你如此快速到达某个地方后,你会发现你只用了几个小时的时间,目的地已经是几十年之后了。

这不是一个猜想或思想实验,因为已经有人做过类似的实验了。物理学家利用两个原子时钟(一个放在一架喷气式飞机上,另一个则在地面上),证明了喷气式飞机上的那个“飞行的原子时钟”运行得相对慢些。飞机上相对于地面流逝的时间慢,就意味着飞机上的人降落后穿越了一点点未来。

当然,在飞机飞行的条件下,时间变慢的效果是微不足道的。但是如果你是在一艘宇宙飞船中,以90%的光速行驶,你所经历时间会比地球上的时间慢2.6倍。当你的速度越接近光速,时间旅行成功的机会就越大。

目前,人类技术能实现的最快速度,是围绕在大型强子对撞机旋转的质子们所拥有的速度。大型强子对撞机的加速器能让质子加速到99.9999991%光速的“极限”速度。利用狭义相对论,我们可以计算出质子的1秒相当于日常地球的27777778秒,也就是11个月左右。

2、时空虫洞——能否穿越时空

利用虫洞实现时空穿越是科幻小说中最常见的场景了,而广义相对论也说明了宇宙中可能存在的“捷径”,物体通过捷径可以在瞬间进行时空转移,这条捷径就是虫洞。

1916年,奥地利物理学家路德维希·弗莱姆首次提出虫洞这个概念,1930年爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时做出假设,认为通过虫洞可以做瞬时的空间转移或者时间旅行。它或许能缩短十亿光年以上的空间距离,或者穿越到时间上的不同点。

许多物理学家(包括史蒂芬·霍金)认为虫洞会在量子尺度上不断地出现和不断地消失,它比原子要小得多。根据量子理论,我们可以“捕捉”到一个虫洞,并令它膨胀到人类体型的尺度——这需要聚集大量的能量,而但这些能量可能最终会“摧毁”虫洞,导致无法穿越时空。

这就是广义相对论和量子力学之间的不相容性,因此想要以虫洞这条捷径进行时间旅行,科学家们需要花时间去研究广义相对论和量子理论之间的问题。

目前,还没有实验证据表明虫洞的真实存在,“虫洞”仍是一种假设,但科学的进步离不开大胆的假设。

3、假死,暂停你的生命

另一种通向未来的方法就是暂停你的身体生命,然后在未来重新启动。

在自然界中,细菌的孢子可以在假死状态下生存数百万年,直到当温度、湿度等条件适宜时,才再次启动新陈代谢,顽强复苏。一些哺乳动物,如熊和松鼠,也可以在冬眠期间减慢新陈代谢,大大减少它们对食物和氧气的需求。

那么,人类也能这样做吗?

想要完全停止人类的新陈代谢,可能远远超出了我们目前的技术能力。不过一些科学家正在研究如何使人类进入短期的“冬眠状态”,至少可以持续维持几个小时。你可别看不起“冬眠”的这几个小时,如果是对于需要医疗急救的人(如心脏骤停),这些时间足够令他们抵达医院手术室了。

2005年,美国科学家将小鼠(不冬眠动物)暴露于小剂量的硫化氢中,发现它们的新陈代谢减缓了,因为硫化氢会和细胞受体中的氧结合。实验结果是小鼠的体温下降到13℃,代谢速率下降了10倍。6个小时后,小鼠可以复活,并没有出现任何不良影响。接着,科学家使用同样方法对绵羊和猪进行相似的实验,然而实验失败了,说明这种方法可能不适合体型较大的动物。

此外,还有另一种减缓新陈代谢的方法,即用低温的生理盐水溶液代替血液,诱导动物出现“低温休眠态”。美国宾夕法尼亚州的匹兹堡市的学者曾在猪的身上成功实验,目前正在进行人体临床试验。

4、 引力越强时间就越慢

这个方法也受到了爱因斯坦的启发。根据他的广义相对论,如果你感觉到的引力越强,时间走得就越慢。例如,当你靠近地球的中心,引力的强度会增加。你脚部所用的时间就会比你的头部要慢(脚部的引力更强)。

其实这种方法也被实验过了。2010年,美国国家标准与技术研究所(NIST)的物理学家将两个原子时钟放在货架上,其中一个的位置比另一个的高出33厘米,然后测量它们滴答作响的速率。结果发现,这两个原子时钟行走的速率是不同的,位置较低时钟因为引力略强,所以它走得慢些。

如果要去往遥远的未来,我们则需要的是一个引力非常强大的区域,比如黑洞。你越接近黑洞表面,时间走得越慢。在《星际穿越》这部电影中就有这种情况,电影里黑洞附近的行星上的一个小时相当于地球的7年。

不过根据该影片的科学顾问的说法,这种情况非常极端,对我们的宇宙来说是不太可能的。而且,利用黑洞引力穿越是一项高风险的行动,因为一旦你越过和黑洞的边界,你将永远无法逃脱黑洞的“魔爪”。

假设我们人类发明了一种技术能将人们送往相当远的距离,到达黑洞附近(最近黑洞离我们可能约有3000光年),然后再利用黑洞进入未来。可是,太空旅行过程中所延缓的时间,都已经远远大于通过绕着黑洞本身所延缓的时间了。

不管怎样,这种方法带有巨大的风险,和所产生的效果不成正比,所以不太值得我们利用它穿梭到未来。

5、 利用光束

最后一种方法,是由美国物理学家罗恩·马利特提出的。一般我们认为时间是一条直线,从过去走到现在,再从现在走向未来。但马利特认为,如果空间能被足够的外力扭曲,那么时间也能扭曲成圈,这样我们就能时间旅行了。

他的灵感是利用光,制造一个以光为基础的时间机器——利用高能的漩涡状圆柱体光束来激活和扭曲时间的结构。理论上,任何掉进旋转圆柱体内的东西,其空间和时间都会被延迟,就有机会穿越时间回到到过去或去往未来。

2000年,马利特发表了该理论,并且一直筹集资金,希望能以实验来证明这个理论(其中包括将中子投到旋转激光器里),其研究仍在继续。不过,他的想法并没有得到物理学界其他科学家的认同。

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