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时间机器可飞进未来?霍金猜想有无科学依据
    时间机器可飞进未来?霍金猜想有无科学依据
2010年05月25日 10:41 来源:北京日报 
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大型强子对撞机加速粒子模拟光速。

  一台巨大高能耗的“时间机器”,产生通往第四维的通道——“时光隧道”。时空旅行者勇敢地走进“时光隧道”,来到他们想要到达的时间和空间……这是科幻电影里描述的场景,而霍金则详细描述了未来如何建造一台“时间机器”。

  虫洞:穿越第四维的通道

  时空旅行的实质是穿越四维空间。物理学一直在思考“时光隧道”是否存在于自然规律中。霍金指出,要进入未来可以透过虫洞通道。虫洞是根据爱因斯坦相对论预测的连接时空中两个不同地点的假想“隧道”或捷径,负能量将时间和空间拖入一条隧道入口,并在另一个宇宙出现。虫洞无处不在,只是因为太小,肉眼看不到罢了。

  任何物质都不是平整无暇和实心的,如果仔细观察,会发现它们上面都存在小孔和裂缝,这是一个基本的物理原理,同样适用于时间。即便是像台球一样的东西,上面也有裂缝、褶皱或空洞。这一原理同样适用于第四维。时间也存在许多微小的裂缝、褶皱和空洞。在最小的刻度下——比分子甚至原子都小,来到一个称为量子泡沫的地方,这是虫洞存在之处。

  时空中的微小隧道或捷径不停地在这个量子世界中形成、消失和重新形成。它们可以连接两个隔离的空间以及两个不同的时间。不幸的是,这种时光隧道非常狭小,即使发现了它们,我们也不能从这个缝隙穿过——可这正是“虫洞时间机器”前进方向。霍金认为,有一天捕捉到一个虫洞,将它无限放大,能让人甚至飞船进入。如果拥有足够的能量和先进的技术,甚至能在太空中建造一个巨型虫洞。

  黑洞:天然的“时间机器”

  100多年前,爱因斯坦提出,世上应该存在让时间慢下来的地方,以及让时间加速的地方。时间在太空比在地球运行快。造成这种影响的原因是地球的质量。爱因斯坦发现,物质会减缓时间运行速度,就像是河的下游一样。物体越重,对时间的阻力越大。这种惊人的事实为通向未来的时间旅行开启了大门。

  霍金认为,时空旅行的天然“交通工具”是黑洞。在银河系中心,距离地球2.6万光年远的地方,拥有银河系中最重的天体——一个质量相当于400万个太阳的超大质量黑洞,在自身引力作用下,它被压缩为一个点。距离这个超大质量黑洞越近,遭遇的引力就越强。一旦距离其过近,连光线都无法逃脱,会被吞噬。这样的超大质量黑洞对时间具有显著的影响,令其减缓的速度远远超过银河系中的任何物体。这使得它是台“天然的时间机器”。

  霍金想象宇宙飞船能充分利用这种现象。如果某个航天机构正在控制从地球发射的探测器,他们会发现绕轨道运行一圈的时间为16分钟。靠近超大质量黑洞,时间就会慢下来。在这里,引力影响远比地球引力极端。机组人员的时间将会减慢一半。对于原本每圈要耗费的16分钟,他们其实仅经历了8分钟。

  想象一下,当飞船及机组人员绕这个黑洞运行5年时,别的地方已经过去了10年。当他们回到家乡,地球上的人比他们老了5岁。所以,可以利用超大质量黑洞原理造就一台时间机器。

  光速:时空旅行的关键

  宇宙中存在着速度限制,即每秒钟18.6万英里(约合30万公里),亦称光速。任何物体不能超越这一速度。以接近于光速的速度旅行可以将你送达未来世界。

  霍金说,如果科学家能够建造速度接近光速的太空船,那么太空船必然不能违反光速是最大速限的法则,导致舱内的时间变慢,这样飞行一个星期就等于是地球上的几年,也就相当于飞进未来。

  在人类历史上,速度最快的载人飞船“阿波罗”10号,速度为每小时2.5万英里(约合每小时4万公里),但要实现在时间中旅行,速度必须是“阿波罗”10号速度的2000倍。

  太空飞船里面装载着巨量燃料,不断加速,在一周内,它就可以到达外行星。两年后,它可以达到半光速,飞出太阳系。再两年后它将达到光速的90%,远离地球约30万亿英里。发射四年后,飞船就会开始穿越未来。飞船上每度过一小时,地球上将度过两小时。再经过两年开足马力的旅行,飞船将达到其最高速,也即光速的99%。在这种速度中,飞船上的一天,等于地球上的一年。这时,我们的飞船就真正飞入未来了。

  英国曼彻斯特大学粒子物理学教授布赖恩·科克斯说:当我们用大型强子对撞机把粒子加速,达到光速的99%,粒子经历的时间,以我们时间的1/7000速率消逝。太空中的数十年,在地球上可能已过去了数万年。

  霍金还表示,时间机器只能带人进入未来,不能带人回到过去,因为回到过去违反了基本的因果论。 高欣然

  专家连线

  中国科学院紫金山天文台研究员王思潮

  “霍金的猜想具备一定科学依据”。在实验室中,相对论得到一定程度验证,因此,假设未来地球能造一艘速度为光速的飞船飞往其他星球,10年后再回到地球,地球上的时间可能已过去100年,而由于飞船速度非常快,它所在的时间变慢,飞船驾驶者回到地球后其子孙都已去世,但他自己还非常年轻。“也就是说,这也许是另一种到达未来的方式”。

  南京理工大学理学院物理系教授卞保民

  目前学术界对时空关系尚无严格定论,一个理论提出后需要工程实现、科学论证,而人类与该假想工程实现、科学论证的距离太过遥远。无论是穿越时空,还是制造“时光机器”都是完全不可能的,因为霍金假设的前提根本就不存在。现实中的时间、空间并不是数学形式,而是建立在人能够感受“信号”的基础上,“信号”是可感观、可计量的,而猜想没有把“信号”作为基本出发点。

  朱晓颖

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