关于时间旅行（中）

写在篇头，今天，是2023年度高考开启的第一天，十年寒窗苦读的学子们今天要向社会交上属于他们人生定价的第一份试卷。

为什么高考如此重要，假如社会有阶层那么高考将是学子们唯一可能突破阶级的途径。

所以当我昨天看到一篇报道，即将高考的孩子和身患绝症时日无多的母亲，是否要告之孩子真相。我想，这会是比电车难题还要难的题目吧。只是当时那篇报道下的评论让人感觉幼稚之极。

而这样的幼稚时时刻刻在这个时空的各个角落频繁上演。

接前文：关于时间旅行（上）

想象一下时空织物就像是蹦床的表面，如果你在中心放置一个沉重的物体，中间会下垂，同样，像太阳这样的大质量物体会在时空织物中形成一个凹陷，物理学家称之为重力井。

爱因斯坦认为，牛顿的引力根本不存在，它只是一个幻象，由于内部行星水星深入太阳的重力井比它的邻居更深，它越深入，局部时空就会更弯曲，而这增加的曲率导致了水星轨道的变化。对于其他所有行星来说，曲率微小到足以使牛顿引力给出相同的答案，只有在水星所处的极端重力环境中，牛顿引力才显现出它真正的本质，即一个很好的近似值。重力不是一种拉力，它是弯曲时空的结果。

从那时起，天文学家们以多种方式测试了这个想法，从日食到涡旋的黑洞和涟漪的引力波，每一次实验时空都经受住了考验，我们整个宇宙的过去、现在和未来只是一个四维可塑的时空块，静静地存在着，如果有一个超自然的存在能够从外部世界上俯视它，显然会看到昨天、今天和明天幸福地共存，但这一切是从哪里来的？就像其他科学家所相信的，大爆炸诞生了整个时空，换句话说，诞生了整个空间和整个时间，我们所称的过去、现在和未来时段都在那里完整存在，所以两个人能够同时存在，就像他们可以同时存在于这里和那里一样，他们可以被数个世纪的时间所分隔，就像他们可以被数公里的距离所分隔。

在这个块状宇宙中的任何物体都可以被赋予四个坐标，三个空间坐标用于确定其位置，一个时间坐标用于确定其时间。想象一下，一个物体在这个块状宇宙中的位置用一个点标记，即使是一个物理静止的点也会移动，因为它的时间坐标在不断变化，一秒一秒地流逝，今天无情地变成明天，将属于一个粒子的所有点连接起来，就可以描绘出它在块状宇宙中的路径，这条路径被称为世界线。

你只不过是一系列粒子世界线的集合，随着你朝着那一天移动，它们不断脱落和吸收新的世界线，你所做的一切行动，从每天早餐吃什么，到你将要嫁给谁，以及你将在家和工作之间穿梭的行为，如何辛苦的工作，如何被领导恶意PUA，都已经完全映射出来，你无法偏离你的旅程，就像火车无法偏离轨道一样，这样，块状宇宙就像一本书，开头、中间和结尾都已经被书写下来，无法改变，你认为自己做出的每一个选择实际上都是预先写好的，所以你总是会做出这样的选择。

你会在第150页被卷入三角恋情，但你肯定不知道它会在50页后解决，但是它终将会得到解决，而且解决的方式始终如一，这就是为什么我们开头故事中的我必须发明时间机器的原因，我的一个年长版本已经不可磨灭地出现在前一页上，我与无数个我的世界线最终会回到之前的某个点与自身相交，但这真的可能吗？

你能够旅行到看似遥远的过去，或者遥远的未来吗？如果那里和这里没有什么不同，那么时间旅行的大门似乎已经敞开，在宇宙的一个遥远角落，一个巨大的超大质量黑洞正控制着整个星系，它强烈的引力拉伸和撕裂整个太阳系，炽热的气体和尘埃在其中旋转，而它巨大的磁场使碎片喷涌到虚空中，在这些碎片中有一个微小的亚原子子弹，一个质子，以接近光速的速度穿越宇宙，它的能量比普通光子高出100万亿倍，经过数十亿光年的旅行后，它以比欧洲核子研究中心（CERN）著名的大型强子对撞机中的碰撞能量高出2100万倍的能量撞击到地球的大气层中，它的能量如此巨大，以至于天文学家们至今仍称其为“我的天那粒子”，这是一个超高能宇宙射线的例子，它提醒我们地球位于一个天体射击场中，当这样的射线击中我们的大气层时，冲击非常剧烈，引发了一场看不见的烟花表演，产生了次原子粒子π介子、μ子和中微子，然后向地面飞溅而下，事实上，宇宙射线非常丰富，每年给你提供相当于三次胸部X光的辐射剂量，而对于一位意大利物理学家来说，宇宙射线成为了他的痴迷，他对宇宙射线产生的μ子的开创性工作提供了一些最早的证据，证明了前往未来的时间旅行不仅是可能的，而且是司空见惯的，他的名字叫布鲁诺·罗西，罗西驾驶着一辆旧巴士。

罗西坐在一辆旧巴士的驾驶座上，在世界上最高的公路上蜿蜒前行，松树与雪山竞相冲天，最终到达了他驱车一千多英里从芝加哥到达的科罗拉多州伊科湖，伊科湖位于科罗拉多州埃文斯山的荒野地带，是世界著名的洛基山脉的一部分，海拔几乎达到2300米，罗西正在测量宇宙射线产生的μ子，新的μ子是不稳定的粒子，因此它们会迅速分解或衰变，物理学家称这个变化所需的时间为它们的半衰期，只有1.56百万分之一秒，但罗西的测量结果显示了一些奇怪的现象，达到地面的μ子比预期的要多得多，即使这些μ子以超过光速的98以上的速度行驶，它们在到达伊科湖时应该经历超过15个半衰期，每个连续的半衰期都会减少剩余μ子数量的50%，因此只有0.1%的μ子应该能够到达罗西那里，那么为什么他能够探测到明显超过这个数量的μ子呢？

令人惊讶的答案是，这些μ子在时间上穿越到了我们的未来。爱因斯坦的特殊相对论说，你可以将任何在时空中运动的事物视为拥有等同于光速的预算，你在通过空间快速移动上花费的预算越多，就在时间上花费的越少。因为这些μ子以接近光速的速度行驶，所以它们的时间流逝比罗西少得多。从它们的角度来看，已经过去的半衰期较少，因此根本没有足够的时间让99.9%的μ子衰变。这种效应被称为相对论时间膨胀，当罗西把这一点考虑进去时，恰好有正确数量的μ子到达了地面。

但你可能会问，这真的算得上是时间旅行吗？想象一下，如果你是那个μ子，而不是从上层大气层到伊科湖旅行，你在宇宙中以相同的98%光速进行一次大循环，然后返回家，你的年龄会比地球上的我们长25年。而我们留在地球上的人在速度上花费的空间-时间预算要比你多，所以对我们来说，时间成本更高。但对你来说，你已经用不同的方式消耗了你的预算，用时间来进行空间旅行，对你而言可能已经过去了25年，但地球上已经过去了125年，你已经前进了整整一个世纪。

事实上，这样的旅程可能会对家庭关系的正常世代秩序产生影响，正如大刘的短篇小说《我母亲的回忆》中所深刻探讨的那样，所以未来的时间旅行不仅仅是可能的，我们只需要将人类加速到接近光速，然而，这一点远非易事，因为你旅行得越快，你就会获得越多的能量，爱因斯坦著名的公式E=mc²告诉我们能量和质量可以互相转换，所以如果你获得能量，你也会增加质量，换句话说，你旅行得越快，你就会变得越重，对于外部观察者来说，一个以99.99%光速行驶的人将会有近两吨的重量，与犀牛的重量相当，将他们加速到那个速度需要的能量相当于地球上目前使用的能量三个月的总和。

可以理解的是，我们离实现这一目标还有很长的路要走，但即使在今天，时间膨胀也会导致一些奇怪的后果。例如，马克和斯科特·凯利是前NASA宇航员，也是双胞胎，马克比他的兄弟早出生六分钟，然而，斯科特在太空中度过的时间是马克的十倍，为520天，而马克只有54天。在这些额外的日子里，斯科特在空间-时间中快速穿行，比他的兄弟更多地用于速度而不是时间，换句话说，对于马克而言，比斯科特过去的时间更长。马克可能在出生时比他的双胞胎大六分钟，但现在他比斯科特大6分钟零5毫秒。如果斯科特的速度和μ子一样快，他们之间的年龄差距将增加到将近六年半，尽管最初他们是在同一天出生的。

如果这还不够，还有另一种完全独立的实验证实的时间膨胀形式，一种进入未来的时间旅行方式。想象一个时钟，这个时钟的运作方式与你所见过的任何时钟都不同，它由两个水平镜子制成，一束光在两个镜子之间反射，每当光线碰到镜子时，时钟就会滴答。假设你有两个完全相同的时钟，你在让它们运行之前，将其中一个放在一个类似引力井的地方。在引力井内，时空更弯曲，因此时钟之间的时空也会弯曲。光束别无选择，只能沿着这条更长的弯曲路径前进，换句话说，相较于你留在外面的时钟，这个时钟的滴答声现在会更少。将它们重新放在一起，没有遇到引力井的时钟上的时间会流逝更多，但是如何利用它来进行时间旅行呢？

进入一个深的引力井，然后返回地球，地球上的时间会比你的时间过去更多，这样你就可以像以接近光速行进一样向前跳跃一个世纪。然而，要使用这种方法真正实现时间旅行，你需要一个非常深的引力井，比太阳还要大得多，一个超大质量黑洞应该足够，只要你小心不要被吸进去。这样的情景被用作电影《星际穿越》中的一个关键情节，由著名物理学家基普·索恩提出。

然而，地球也在时空中产生了自己的引力井，当罗西驾驶公共汽车上翘的山路前往埃文斯山时，他越来越远离这个引力井，换句话说，他从一个时空更弯曲的区域移动到一个时空更平坦的区域，他在山上的速度比在山下时稍微快一点。这种差异是如此微小，以至于人类永远不会注意到，但是原子钟的精度非常高，它们每年的精度可以达到十五十亿分之一秒。如果你在实验室的同一个架子上放置两个原子钟，然后将它们放置在不同高度的架子上，你会注意到它们的时间差异。

事实上，2022年，物理学家们使用超精确的原子钟，将其放置在仅相隔一毫米的位置上，测量了这种引力时间膨胀。最后，你很可能在不知不觉中大量依赖时间膨胀。对于我们许多人来说，全球定位系统（GPS）已经成为现代生活中不可或缺的一部分，我们的手机和汽车可以通过环绕地球的一群卫星确定自己在地球上的位置。这些卫星发出时间信号，你接收到的信号越快，你离那个卫星就越近。

为了实现这一点，卫星携带原子钟，它们同时受到两种形式的时间膨胀的影响，它们比我们更快地穿越时空，而且距离地球的重力井更远。为了适应它们以不同速度穿越时间的事实，时钟上的时间必须人为地进行调整。这些实验证明了物理学家们对未来时间旅行的确信，这是已经确立的科学事实，但是回到过去呢？是否可能逆流而上，访问过去？

现在是2011年，贝拉克·奥巴马是总统，威廉王子和凯特·米德尔顿刚结婚，NASA标志性的航天飞机在9月最后一次降落。物理学家宣布了一个震惊科学界的消息，他们似乎观察到一种叫做中微子的粒子以超光速行进。这将粉碎物理学中最神圣的原理之一，并打开了逆向时间旅行的大门。这个大胆的声明来自欧佩拉实验，它埋藏在意大利的格兰萨索山下，旨在通过地下730公里从瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心探测中微子，以光速进行这段旅程只需2.4毫秒，然而，一些中微子似乎比这个时间少了16纳秒，换句话说，它们似乎以超光速到达那里。

爱因斯坦的狭义相对论说光速是无法逾越的壁垒，你行进得越快，你就会变得越重，你变得越重，增加速度所需的能量就会越大，最终会达到一个点，在那个点上，增加你的速度将需要无限的能量，因此你无法达到光速，而无质量的光子可以以光速行进，而任何有质量的粒子都无法达到光速，更不用说超过光速了。因此，一年之内，中微子之谜就被解决了，实验设备有故障，中微子实际上不是超光速的。最初的发现引起了轰动，因为超光速行进将使你能够逆向时间旅行，而这个故事始于一个叫威廉·雅各布·范·斯托克霍姆的年轻荷兰人。

未完待续