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爱 在 相 对 时 空




牛顿的时空观:
1.空间是一个静止的框架。
2.时间是绝对的,以恒定的速度从过去向未来流逝,过去已经消失,未来还未到。

爱因斯坦的相对时空观:
1.时间和空间紧密联系的统一体,也称为时空连续体。
2.时空是相对的,不同的观察者看到的时间、长度、质量都不一样。
3.对于两个没有联系的时间,没有绝对的先后顺序。但是英因果关系可以确定事件的先后,比如A开枪射杀B,那么A开枪的事件必然发生在B中弹之前。


在我们的感知中,时间总是从过去到未来流动。而现在,只是十分短暂的一瞬,我们甚至创造了很多比喻来描述这种一去不复返的单向流动,比如“时间之箭”,“时间之河”。然而,这只是幻觉,时间并没有流动,过去、现在和未来一直都存在。(重点在于谁为参照物)

你坐在地球上,而现在100亿光年之外一个星系中,有一个外星人和你保持相对静止。在这种情况下,你们说的时间是一致的,也就是说,外星人的现在就是你的现在。

现在这个外星人汽车已6米每秒的速度远离你而去。用公式可以算出,你们之间的时间差是200年。也就是说,外星人的现在就是你的过去,—200年以前(这个时间差可以用洛伦兹变换计算出来)。当然速度也是有方向的,如果外星人转过头来,以相同的速度向你运动,那么它的现在就是你200年以后的未来。

以上举例只是要告诉我们:过去、现在、未来的区别,以及时间的流动,并不存在。宇宙中所有的事件都存在于一个四维(三维空间+t)的时空连续体总。

爱因斯坦曾经也说过:
“……for us physicists believe the separation between past ,present ,and future is only an illusion ,although a convincing one.”
对于物理学家来说,过去、现在、未来的区分只是一种幻觉,尽管看起来很真实。

当我们把整个宇宙看成一盘电影胶片,所有的时间,无论发生在任何时间,都记录在上面。也就是我们的大脑把记录下的信息归类为“过去”,而把没有记录的信息归类为“未来”而已。

当然对于时间的理解,相对论和量子力学并不一致,目前物理学家正致力于用量子引力之类的理论来协调两种理论的矛盾,希望读者不要过于较真。

    虫洞-黑洞   

虫洞,学名爱因斯坦-罗森桥,是链接时空上两个点的捷径。超光速旅行和回顾过去的热门候选方法。微观尺度上的虫洞在量子真空中不断出现。但是,这样的微型虫洞十分微小,只能让基本粒子通过,所以这样的虫洞一心要跨越星系,穿梭时空的人类来说没有实际用处。

霍金在上世纪70年代提出了黑洞辐射理论:当一个粒子-反粒子对在黑洞视界边缘从真空中蹦出来,真打算度过它们短暂的一生,然后相互拥抱,重归虚无的时候,黑洞用它强大的引力打断了这一过程。于是,一个粒子掉进黑洞无底深渊,而另一个却得到了足够的能量,逃离了黑洞。这样,一个粒子就凭空产生了。基于能量守恒,掉进黑洞的那个粒子必须带有负能量。吃掉这个负能量的黑洞质量变小。长此以往,黑洞越来越小,最后在一道闪光总烟消云散。


虫洞寄托了我们超越光速的梦想,但是可望不可及。物理学家约翰 惠勒和罗伯特 富勒在1968年提出,大型黑洞无法保持稳定。虫洞也是一种时空极致的弯曲,它会在引力的作用下迅速崩溃,在它转瞬即逝的生命中,连光都来不及穿过。幸运的是,负能量可以帮助虫洞保持稳定,防止虫洞坍塌。(读者可以自行查阅:卡西米尔效应

天文学家的想象力是最丰富了。最早根据牛顿的万有引力定律想到了黑洞,当时仅仅是空想。几百年过去了,我们真的找到了黑洞。我们现在所议论的多重宇宙,天文学家又造了虫洞,通过虫洞就可以多重宇宙相互沟通。 

瑞士摄影师 Fabian Oefner 的作品「Black Hole」,一种抽象却具有莫名吸引力的高速摄影作品,就像黑洞。

霍金本人通过演讲传达的讯息是:黑洞中心的奇点是通往另外的宇宙或者空间的通道,只是你将永远从本宇宙消失。

这就是迷人的虫洞说法,它们就像第四维的管道,如果宇宙真的不是一个冷冰冰、毫无人情味的存在,那么黑洞就是他给我们开的后门,让我们有途径可以突破被锁死的光速。


“ 时 间 旅 行 是 可 能 的 , 但 不 要 回 到 过 去 ”


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