摘要:
否认「时光旅行」的学者,对于相信「时光旅行」的学者,提出了一个最难回答的问题,那就是「祖父(母)悖论」(grandfather grandmother paradox),这个「悖论」(参一)是说-假设有人搭「时光机器(Time machine)」(参二)回到过去杀死了他仇人的祖父(母),那麽这个被杀仇人的整个家族,岂不是从未出生过,或是这整个家族将从这个凶手搭「时光机器」后的下一个片刻全部消失,这实在是一个难以想象及回答的问题. 本文参考了「量子力学的平行宇宙论(参三)」(parallel vniverse theory)及 霍金(Stephen Hawking)的「时序保护猜想(参四)」(chronology protection conjecture),而得到了一个最可能的结论:就是真正回到过去的时光旅行,实际上将会是一场:新平行宇宙的创生之旅,而且绝对无法改变我们原先宇宙的历史。
关键词：
平行宇宙 量子力学 时光旅行 时光机器 祖父(母)悖论 时序保护猜想
狹義相對論 广义相對論 時間膨脹效应 雙生子佯謬 黑洞 虫洞 白洞 微
型迷你黑洞 量子起伏 测不准原理 大雳雳(爆炸)能量 超光速 迅子 反能
量宇宙
一.狹義相對論中的「雙生子佯謬(twin paradox)」
时光旅行的可能性及其结果,主要源于狹義相對論中的雙生子佯謬,该「佯谬」(参五)內容是說：有一對双生兄弟，其中一個搭上了宇宙飛船作長程太空旅行，而另一個則留在地球。結果當搭宇宙飛船的兄弟回到地球後，發現自己比留在地球的兄弟更年輕。
會有這個結果,是由於「狹義相對論」所推測出的「時間膨脹效应」(参六)，也就是說當运动者快速运动到近光速时,时间会明显变慢,而且这个效应也已得到实验的证明：1966年用μ电子作了一个类似于双生子旅行的实验，让μ电子沿一直径为14米的圆环运动再回到出发点，实验结果表明「运动的μ电子」的确比「静止的μ电子」寿命更长,此即時間膨脹效应之公式为:
t0静止者时间=t.根据这个公式,只要极度逼近光速,就可在极短的时间内进入未来,而当达到光速時,運动者的時間就會停止,一旦超過光速(参七),運動者的時間還會倒流,运动者将回到過去。 這就是以「近光速」进入未来(较可能)及以「超光速」(见附录)回到過去(很困难)的「時光旅行」大致原理。
因此,近百年来,想办法制造出能将时间倒转回到过去的超光速「时光机器」就成了热门话题,但狹義相對論認為超光速是不可能的任務。因當時尚未發現黑洞,虫洞,白洞,宇宙弦等宇宙「时空隧道」。
二.利用黑洞、虫洞、白洞制造「时光机器」
到如今,黑洞(blackhole)早就發現並已經碓認,而虫洞(wormhole)就包含在黑洞內,白洞(whitehole)则是黑洞的反面出口(图一)。 这3个洞呈一个沙漏状,而沙漏中间的窄口就好比虫洞。 这3个洞完全不服从狹義相對論,而其內部則呈超光速態, 因此就可利用黑洞制造「时光机器」,这3个洞有5个层级,第1级黑洞為「恒星级的黑洞」(stellar mass blackhole),光是「恒星级的黑洞」就拥有太阳10至30倍的质量,当然这种黑洞在可預見的數百年內,尚不可能人工制造出来,但「微型迷你黑洞」(mini black holes)卻可人工制造,比如将10亿公吨的物质压入10-13cm,就可制造出一个「微型迷你黑洞」,那麽未來科技或許能進步到控制微型迷你黑洞制造出一台时光机器,但即便如此,却也可能「是祸而非福」,其原因有2:
1是一旦制造出一个微型迷你黑洞,可能会將地球吞喫,但科学家已解释即使制造出一个微型迷你黑洞,因其能量相对于地球则过于微小,并且会快速蒸发,故绝不可能吞喫地球。
2是一旦时光机器发明,我们的历史将被居心叵测之徒改变,因为这些人将可以任意回到过去改变历史。
三.严禁「回到过去-时光旅行」的「时序保护猜想」
针对上述第2点:一旦时光机器发明,我们的历史将被居心叵测之徒改变,就此点1992年霍金(Stephen Hawking)提出了一个能维护时间次序而严禁「时光机器」运行的物理学定律,称为「时序保护猜想」,该猜想是说:如果一个人以超光速向过去旅行,当达到光速时,能量会接近无穷大,并会遇到「测不准原理(uncertainty principle)」(参八)及「量子起伏」(Quantum fluctuation)的效应.,因而在达到光速之处将产生如宇宙创生初期的「超强辐射」,这种「超强辐射」足以完全毁灭时光旅行者,这就是所谓的的「时序保护猜想」。也因此,时光旅行似乎是不可能了,但是「广义相對論」仍然允许时光旅行的,只是以目前地球的科技水平尚没有可能。此外,否定时光旅行的最好证据就是:我们从来没有遇到过来自未来的游客(但笔者个人猜想,成千上万的UFO事件,或许有些就是来自未来的游客,但他们可能并非亲自来到地球,而是坐在未来的「时光电视」前(备注),藉超科技的「超光速能量波」投射进入我们的时空,进而观察他们「古代世界」中的我们,而当他们调整时空频率时,偶而会在我们的世界出现如UFO般的光影)。霍金并以他的好朋友索恩(Kip.Thorne)为例:他说若能时光旅行的话,一旦某个坏人回到过去, 杀了索恩的祖父,那索恩岂不是从未出生过,而所有索恩的朋友对索恩的记忆,是否会忽然从脑中消失(参九),所以若真能经由时光旅行回到过去,将会发生很多不合逻辑及不可思议之事。
因此有学者就以此提出了一个「悖论」:这个「悖论」是说,假设有人搭「时光机器」回去杀死他自己的祖父(母),而若其祖父(母)真的被他杀死,那他岂不从未出生过,那麽到底又是谁杀了他的祖父(母),这正是否定时光旅行者所提出的最大疑问?故而,上述霍金这种:完全毁灭「回到过去时光旅行者」的「时序保护猜想」就成了最合逻辑的回答,而这个悖论就称为「祖父(母)悖论」。
四.「祖父(母)悖论」的三个合理解释
即使如此,「时序保护猜想」仅是假说,广义相對論對於回到過去的方程式,還是有解的,而且也無任何物理定律能否定時光旅行。 因此,现今宇宙科界对于「祖父(母)悖论」有三个合理解释:
一. 如许多科幻电影所演的,一旦回到过去,杀死了某人的祖先,则某人的整个家族都会消失,而某人的朋友对其整个家族的记忆也全部消失。或是,即使有人回到过去将某人的祖先救了回来,但其祖先还是会换种方式死亡。 甚至还有电影演出,剧中的主角以那支手改变历史,那支手便消失.当然,这仅是科幻电影的娱乐效果,似乎与物理定律完全不符。
二, 时光旅行者本身就是历史的一部份,也就是说:回到「过去」时光旅行所发生的事件本身就已在「过去-历史」之内。假设,若有人在飞机失事的空难发生后,好心地乘坐「时光机器」回到过去,告知某班飞机将失事,那他很可能会先被当成精神病患或恐怖份子而被抓起来吧。除非能在飞机起飞前真的检查出飞机有故障,或在飞机起飞前真的抓到恐怖份子, 否则飞机仍將照常起飞,而仍然失事。当然了,若真的抓到了恐怖份子或将飞机修复了之后再起飞,那麽飞机就不会失事了(历史也改变了),因此笔者认为此说仍有改变历史的可能。
三, 是根据「量子理论」的「平行宇宙论」(参十),该理论说:从微观的世界中可分裂出无限多个「平行宇宙」(图二). 因为「测不准原理」巳証实:宇宙中所有物质组成的基本粒子-「电子」,从此一时刻到下一刻,其实是同时出现在无限多的地方,而由于我们是生活在「线性时间的三度空间」中,在某一个片刻只能看到电子出现机率最大的一个相对位置,如此一个片刻接着一个片刻,电子在我们的眼睛中闪烁般出现又消失,就形成了我们所看到三度宇宙空间景像. 但事实上,电子是出现在无限多的地方,故而同时有无限多个不同的宇宙景像从我们的视线中溜走,而未被我们查觉,这就是无限平行宇宙的大致概念。 而所有的平行宇宙,在刚产生分裂的同一片刻时,几乎还是完全一样的,但随着宇宙时间流逝,历史演变的差距将愈来愈大,最后终于演变出完全不同历史的无数平行宇宙。当然了,目前的科技尚完全无法証实平行宇宙的存在。
五.「旋转」的宇宙
笔者个人认为,回到过去最可能的方法是先发明「时光电视」,因为宇宙中很可能存在「超过光速的能量波」,而狭义相对论说只要超过光速就能回到过去,这点应指「非旋转」膨胀的宇宙而言。近年来愈来愈多証据显示:宇宙可能是「旋转」膨胀的(图一),而反粒子(如正电子,微中子)为反方向旋转的,因此反粒子为CPT时间反演(转)的粒子,故笔者认为要使用自旋方向相反的「反粒子能量-来超越光速」,才会「回到过去」而若使用「粒子能量-来超越光速」则会「进入未来」,因为粒子与宇宙极可能同为「顺时针旋转」,因此若朝与宇宙同一个「旋转膨胀方向」做超光速的前进,岂不是跳进未来吗(注:次光速亦可以短时间进入未来)?但是若以「反粒子能量」所形成的「超光速能量波」,则为「逆时针旋转」而向过去投射,且仅是往回追朔过去的时光影像,就象是看电视一般看到过去的影像,而并非实际回到过去,因而可能仍然能遵守霍金的「时序保护猜想」。
六.回到过去创造出「新的平行宇宙」
当然,若要实质回到过去,最符合科学理论的方法及广义相对论的方程式就是穿越黑洞中的虫洞,但当然正如前文所述,这就必须克服宇宙巨大宇宙辐射能量, 且这种能量很可能接近宇宙「大雳雳(爆炸)能量」,而既然能穿越宇宙「大雳雳(爆炸)能量」回到过去,便足以导引宇宙「大雳雳(爆炸)能量」而创造出「新的平行宇宙」,这就好像在巨大上水霸上鉆出一个孔(好比黑洞),这个小孔(好比黑洞)由于庞大水压而不断扩大,最后终究会引发水霸的崩塌,这就好比于宇宙大雳雳(爆炸),但这却是一股「新的宇宙能量」所创造出的分支平行宇宙,而非「原先宇宙能量」所形成已过往历史的原先宇宙,故不会也不能改变原先已存在的宇宙历史。原先宇宙只是分支出不同宇宙能量所形成不同历史的「新平行宇宙」,故即使祖父(母)被杀死亡,自己也不会消失, 因此祖父(母)悖论在此并不成立。 但却会产生出一个没有自已家族后代的新平行宇宙,若是自己留在过去的「新平行宇宙」生活,则会在新平行宇宙中创造自己的新历史。 但是之后,即使是活到了搭时光机器回到过去的那个时刻,也不会再回到原先的世界,因为新平行宇宙与原先宇宙的能量已完全分开,且各自独立发展,至于原先的世界只会将自己报为失踪人口而结案。反之,若在新平行宇宙的祖父(母)被杀死后,自己又回到原先的世界,则会发现原先世界的祖父(母)并未被杀,且仍会与自己原先的家人生活在一起,并与原先完全一样地繁演后代。 因此,最后会有二个平行宇宙,一个是有自已家族系统的「原先宇宙」,另一个是因祖父母被杀死而断绝家族系统的「新平行宇宙」 。
结论:
综合上述,最后的结论,就是「真正进入」过去的时光旅行,实际上将会成为一
场:新平行宇宙的创生之旅,而绝对无法改变原先宇宙的历史,且所有平行宇宙的
原始根源,仍然是同一个宇宙。
中央为黑洞、虫洞、白洞的多维旋转宇宙模型图(图一)
无限负能量宇宙海中无数平行宇宙模型图(图二)
上图中＋－号,代表正负电(磁)荷的单位元,称为:弦位元
备注:
以逻缉上说,我们无法回而到创造发明时光机器之前的任何时刻,因为一旦回到时光机器发明之前,时光机器就消失了,除非有早在亿万年前就发明时光机器的外星人,让我们搭乘他们的时光机器,方能回到亿万年前。但如前述,若未来真能发明某种超科技的「超光速能量波」,或许此波一经发射就能一直回朔时光而投射入亿万年前,若果真如此的话,我们雖然无法实貭進入亿万年前,但卻仍能「看到」亿万年前的史前时代了。
附录: 反能量宇宙的粒子-超光速「迅子」(参十一)
「迅子(tachyon)」:又称为:「快子(faston)」或速子.是一种理论上「超光速」的次原子粒子,而且「迅子」是「反引力」(斥力)的粒子,并以虚数i作为表达,
「迅子」共有3种:
第一种是「正能量迅子」:放出能量,不断加速超光速而回到过去的迅子。
第二种是「0能量迅子」:过去,现在,未来同时存在的超时空迅子。
第三种是「负能量迅子」:吸收无限能量,进入无限未来的迅子。
三种「迅子」都相当不可思议, 就像虚数i及－i一样,表面上不存在,一旦相乘,又会产生实数,三种「迅子」也一样,相互叠加后,又会回到物质宇宙。「迅子」与一般相对称为「慢子」(tardyon)的物质粒子,几乎无相互作用,故在能量,动量图中为虚数的「类空面」(spacelike),也就是说「迅子」不存在于正常宇宙时空中,故为反能量宇宙粒子(此反能量宇宙绝非由相反电荷及自旋的反粒子所组成的宇宙,而是由「反万有引力」组成的「斥力宇宙」,即1998年发现的暗能量).此外,「迅子」的其它特性大略如下:
1.永恒以「超光速」运动,吸收能量,超光速就减速,放出能量,超光速反而加速。
2.正能量迅子为有限超光速,零能量及负能量迅子为无限超光速。
3.顺宇宙旋转方向作超光速运动,会进入未来。反之,逆宇宙旋转方向,做超光速运动,则会回到过去。
4.存在于无限小的黑洞中及宇宙之外无边界的暗能量中。
因为是由「狭义相对论」所衍生出的「假说粒子」,故其「超光速现象」的物理法则,就称为「超光速-相对论」(Meta Relativity), 而「超光速-相对论」有4项与我们的四维时空(三维空间加一维时间)完全相反的物理定律公式,
其公式如下:
1. 万有斥力换算公式:－F=GMm×r2
根据「牛顿-万有引力」公式为:F=GMm/r2即「万有引力」的「作用力」与二物体「距离的平方」成「反比」,就是说:二物体「距离」愈远,「万有引力」的「作用力」愈小。
但「万有斥力」公式却为:－F=GMm×r2,即「万有斥力」的「反向作用力」却与二物体「距离的平方」成「正比」,也就是说二物体「距离」愈远,「万有斥力」的「反向作用力」反而愈大。正因为如此,反宇宙「万有斥力」的「暗能量」才「加速」了现今「本宇宙」的「膨胀」,也因而造成了「本宇宙」的「引力场」愈拉愈远,此为「引力扩散效应」。
(注:1.「重力常数」-G会因为不同的「宇宙」而有不同的「值」,
2.M与m为二物体的「质量」,
3.r为二物体的「距离」。)
2. 时间转换公式t＊=t0 -愈快的「超光速」,时间流动的愈快,
因此「迅子」能将宇宙极其长久的时间,浓缩成-无限短的「一剎那」,而
于「剎那间穿越宇宙」一闪即逝,正因如此,任何科学仪器均「难以捕捉」
到「迅子」,此为「时间浓缩效应」亦可解释为:「剎那永恒效应」。
3. 空间转换公式l＊=l0 -愈快的「超光速」,「迅子」愈为扩
大。意即进入「超光速」后,随「超光速」的加快,由「迅子」组成的「超
空间」亦随之扩大包围「宇宙星系」,此为「空间扩大效应」。
4. 质量转换公式m＊=m0 -愈快的「超光速」,「迅子」质量
愈小,「迅子」会「吸收」及「放出」能量。
正如前述,当「迅子-吸收能量」时,为「减速-超光速」。反之,当「迅子-
放出能量」时,则为「加速-超光速」。 故「0质量-迅子」或「负质量-
迅子」,均呈现为:「无限快的超光速」及「无限大的超空间」,此为「质
(能)量收放效应」。
由上述可知,「反能量宇宙:超光速-迅子」的本质,实为内,外包围「各级粒子」及「各层宇宙星系」的「超时空场」,且具有包围「宇宙-内,外时空」的「四大效应」即:
1.「引力扩散效应」
2.「剎那永恒效应」
3.「空间扩大效应」
4.「质(能)量收放效应」。
(注: t0-固有时间, t＊-超光速时的时间, l0-固有大小及空间, l＊-超光速时的迅子大小及空间, m0-固有质量, m＊-超光速时的质量, V-超光速, C-光速。)
参考文献:
(参一)
祖父悖论是一种时间旅行的悖论，科幻故事中常见的主题。最先由法国科幻小说作家赫内·巴赫札维勒（René Barjavel）在他1943年的小说《不小心的旅游者》（Le Voyageur Imprudent）中提出。
(参二)
《时光机器》，英国小说家赫伯特·乔治·威尔斯的科幻小说作品。本书曾两度被改编为电影。
(参三)
「平行宇宙」这个名词是由美国哲学家与心理学家威廉·詹姆士(James, William)在1895年所发明的。
(参四)
史蒂芬. 霍金(StephenWilliam Hawking)着:胡桃里的宇宙-The Universe in a Nutshell
(参五)
(参六)
1,在狭义相对论中，所有相对于一个惯性系统移动的时钟都会走得较慢，而这一效应已由劳仑兹变换精确地描述出来。
2,在广义相对论中，在引力场中拥有较低势能的时钟都走得较慢。
(参七)
德国物理学家阿诺·索末菲首先提出了迅子Tachyon(即快子)的概念，美国物理学家乔治·苏达珊、比拉纽克、Vijay Deshpande,及 Gerald Feinberg (1960年代,Tachyon这个词汇的创造者)等一批学者大幅度的强化了理论架构的研究深度。
(参八)
海森堡不确定性原理-由德国物理学家海森堡于1927年提出。（英语：Heisenberg Uncertainty Principle。有时也被译成海森堡测不准原理。）是指在一个量子力学系统中，一个粒子的位置和它的动量不可被同时确定。位置的不确定性 和动量的不确定性是不可避免的：
；
其中 是约化普朗克常数。
(参九)
史蒂芬. 霍金(StephenWilliam Hawking)着:胡桃里的宇宙-The Universe in a Nutshell
(参十)
在2003年的美国科学人杂志里，有一篇由美国宇宙学家马克斯·铁马克（Max Tegmark）为写的关于「平行宇宙」的论文。
文中他将平行宇宙分成四类：
第一类：这类的宇宙和我们宇宙的物理常数相同，但是粒子的排列法不同，同时这类的宇宙也可视为存在于已知的宇宙（可观测宇宙）之外的地方；
第二类：这类的宇宙的物理定律大致和我们宇宙相同，但是基本物理常数不同；
第三类: 艾弗雷特（Hugh Everett III）的多世界诠释－根据量子理论，一件事件发生之后可以产生不同的后果，而所有可能的后果都会形成一个宇宙，而此类宇宙可归属于第一类或第二类的平行宇宙之扩大版本，甚至我们人生在经历不同的重大決定时,都能分裂出不同的平行宇宙,而在其中我们每个未选擇的重大決定都能在平行宇宙中实现,因此在此类平行宇宙中有很多不同人生经历的自己(比如你有2个结婚对向-甲与乙,而最终你选擇甲,但在分裂的平行宇宙中,你卻是与乙结婚了),此类平行宇宙以负能量彼此隔离而完全独立,第三类平行宇宙可解决「祖父(母)悖论」。
第四类：这类的宇宙最基础的物理定律包括所有前三类的宇宙，此类宇宙并非存在仼何宇宙时空中,反而是仼何宇宙时空都存在于其中,而成为其一部分。基本上,到第四类为止，就可以解释所有可能存在之可想象得到的或无法想象得到的所有宇宙。
(参十一)
.2010年在Optics Communications上发表了一篇论文（Superluminal energy transmission in the Goos-Hanchen shift of total reflection, DOI: 10.1016/j.optcom.2010.12.027），证明了某类电磁波的能流速度（而不是相速度或群速度，这两者大于光速C不被承认为真正的超光速）可以超过光速C 。
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