时间旅行可行吗?

一个有趣的实验:时间旅行真的存在吗?我们不妨先来做一个很有意思的实验:准备一张白纸,或者一块木板,只要能往上写字或者刻字就可以,目的就是让它保存得时间足够长,然后准备一支笔,再准备一个铁盒子。

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  1. 用笔在纸上写这么一段话:现在是××年××月××日,×点×分,我是×××,我现在所在的位置是在××省××市××区××地方,最好再附上一个地理坐标,东经××度××分,北纬××度××分。如果你所处的时代已经发明了时间机器,请乘坐时间机器并带上一份礼物来到这个地址。如果没有,请用最保险的办法保存好这段信息,并把它留给你的后代。
  2. 把写好的这张纸放到你准备好的铁盒子或者保险柜里保存好。
  3. 如果前两步都做完了,纸条能保存足够长的时间,还能确保确实能把纸条留到后代的手里,并且一直传承。如果万无一失的话,那么在之后的几分钟之内,你就会收到一份来自未来的人送给你的礼物。其实如果稍作分析,就能发现这个实验中的不确定因素有很多。比如实验对象本来就对这个实验不上心,或者是一个很大条、很粗心的人,那很有可能这个纸条写完之后他自己感觉不靠谱,就会把它给扔掉,那这个实验肯定是不成功的。所以为了解决这一点,更靠谱的办法是通过第三者来帮你保存纸条,第三者可以是一个人,也可以是一个机构,只要能确保他会帮你一直保存就行。

如果我们顺利解决了自身的问题,那么我们还要面对一个我们后代的问题,我们怎样确保这个纸条能一直传承下去。可能你的后代在拿到这个纸条之后,不小心弄丢了,还有可能随着社会的发展,人们掌握的知识越来越多,思维和想法也在不断地改变,结果到你的某一个后代之后,他感觉你的这个实验太过愚蠢,所以他主动停止,导致流传不下去。然后是考虑我们周遭的环境可能出现的问题。比如发生了自然灾害等,未来的可能性有无数种,我们不可能做到万无一失。因此,这个实验成功的概率将无限接近0%。

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霍金的实验

霍金早在19年前也做过一个类似的实验。在2009年6月28日这一天的晚上,霍金在剑桥大学给那些来自未来时间的旅行者们举办了一个欢迎聚会,被邀请来参加聚会的人,顾名思义都是从未来来的时间旅行者。

那么用什么样的方式来邀请这些未来的人呢?霍金想了一个办法,他利用自己的知名度,在网络上发一个公开的邀请函。因为霍金的知名度非常高,他发的这种公开邀请自然也就能引起重大的关注,那么到未来时间机器出现的那一天,如果邀请还在的话,很可能就会有人真的坐着时间机器来参加霍金的聚会。

为防止有人冒充时间旅行者,霍金还采取了一个先开聚会后发邀请的措施。提前不发出邀请,也不透露任何有关这个实验的信息,6月28日晚上,直接准备好酒菜开始聚会,而邀请则在6月29日0点后再发出。为了让时间旅行者能够顺利找到这个地方,霍金还在邀请函上注明了详细的地址和坐标。

如此一来,如果6月28日晚上的聚会有人来参加,那就必然是来自未来的时间旅行者。实验开始了,当晚六七点钟霍金就准备好了各种美酒佳肴,但一直等到晚上12点,没有一个人来参加聚会,因此,霍金认为回到过去的时间旅行是不可能发生的。但对于这个结果,很多时间旅行的支持者提出了一些猜测。

  1. 时间旅行只能回到另一个平行世界当中的过去,所以不可能出现在我们这个世界中,也就不会出现在霍金的聚会上。
  2. 霍金的邀请函没能传播得那么久远,等到时间机器发明出来以后,霍金的这个邀请函早就消失不见了。
  3. 时间旅行的人性格都很奇怪,他们根本就不想搭理霍金。

4.其实那场聚会有很多时间旅行者参加了,但是都被霍金杀害了。因为回到过去是非常危险的,可能一不小心就会把历史改写,所以霍金是想借这个机会把这些人聚在一起杀死他们,这样就能防止灾难的发生。

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而霍金自己也对这个实验结果给出了更专业、可信度更高的分析。首先依据我们现有的知识,如果存在这种回到过去的时间旅行,人们依靠的方式只有一种就是“虫洞”,换言之就是时光隧道。

我们知道,虫洞到处都是,虽然到处都是,但它们非常小,它的直径只有一厘米的百万亿分之一,这么小的一个东西,要说人类利用它穿越,如果不借助什么新技术的话,肯定是不可能的。所以,一些科学家认为,人类也许能够抓住一个虫洞,再将它无限放大,让人类能够通过这些虫洞,那样我们就可以实现时间旅行。

为什么这个实验没能成功呢?霍金最先想到的就是非常著名的时间悖论,俗称为祖父悖论:假设你回到过去,在自己父亲出生前把自己的祖父母杀死;因为你祖父母死了,就不会有你的父亲,你就不会出生;你没出生,就没有人会把你祖父母杀死;但如果没有人把你的祖父母杀死,你就会存在并回到过去且把你的祖父母杀死,那么矛盾出现了。

因此霍金思考,这种时间旅行可能是违反了整个宇宙的一个基本原理,应该是有某些东西在预防这种自相矛盾的事情出现。那么这个东西是什么呢?霍金觉得,应该就是虫洞本身。他认为,能够让人穿越回过去的虫洞几乎是不可能存在的,因为存在反馈效应。

简单解释反馈效应,就比如喇叭,在使用的时候,偶尔就能听见一种非常尖厉的噪声,那是因为一个声音在进入麦克风之后,通过电线传播,到了喇叭之后声音就变大了,因为某些故障,变大之后的这个声音没出来,继续又从麦克风进去,然后再从喇叭出来,那这个声音就会变得更大。

就这样来回循环,如果没人阻止,那么它就会越来越大,最终喇叭会因为承受不住而报废。同样的情况也会发生在虫洞身上,一旦人们把虫洞扩张开,我们身边的天然辐射就会进到虫洞里,然后经过同样的反馈效应,最后辐射变得十分强大,就会把虫洞毁掉。所以说,尽管虫洞存在,但是很难把它扩大。这就是没法回到过去的真正原因。

时间旅行可行吗

通过宴请时间旅行者的实验,又经过实验之后的思考,霍金认为,任何通过虫洞或者其他办法回到过去的时间旅行几乎都是不可能的,因为一旦成功了,悖论就会出现。但是霍金认为,回到过去虽然不可能,但是迈向未来却是有可能的。

霍金也给出了详细的说明和解释。首先可以明确一点,时间流在不同的空间有不同的速度,这就是时间旅行的关键。爱因斯坦曾经也说过,时间流应该有速度缓慢的地方、有速度快的地方。这个说法是对的。在地球轨道上方的卫星上,那上面的时间流动速度就比地球上快,在卫星上,它们每天要比地球上快三十亿分之一秒。

为什么?因为地球的质量非常大。爱因斯坦认为,物体越重,时间就变得越慢,这个理论就是迈向未来时间旅行的关键。在银河系中心,我们知道有一个巨大的黑洞,距离我们有26000光年,这个黑洞是银河系最重的天体,它的质量相当于四百万个太阳,那里的时间过得最慢,那么可以说,它就是一台天然的时间机器。

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如果往这个黑洞放一个探测器,假设我们在地球上观察,发现探测器围绕黑洞绕行一圈需要花费16分钟。但是因为黑洞质量非常大,所以探测器上的时间实际上是比我们在地球上观察的要过得慢的,所以探测器上的宇航员就会发现,从他们的角度来看,他们绕行一圈其实只用了一半的时间,8分钟。所以实际上,这些宇航员就已经在进行时间旅行了。

如果他们围绕黑洞飞行了五年,但其实地球上已经过了十年了,他们回家以后,会发现自己比地球上的人年轻五岁。也许有人会有疑惑,我们是不是可以利用黑洞来做时间机器呢?答案是肯定不行的,毕竟黑洞太危险了,除非我们能够超越光速,这就是另一种可行的时间旅行的办法了,同时也是最靠谱、最有可能的一种。

如果能够超越光速(每秒30万公里),那么就不会被黑洞吸进去,就能够成功地去到未来。目前来看,人类史上最快的载人飞船是阿波罗十号,它的时速能达40000公里。但是要想进行时间旅行,根据霍金的计算,这个速度必须再快2000倍。

有一部电影叫《雪国列车》,大概就是说因为人类的不合理操作,导致全球变冷,人在室外待上几分钟就会被冻死,有一个人发明了一列火车,把世界上的幸存者放到火车里,然后火车围着整个地球一圈一圈地绕行。如果这列火车非常快,能接近光速,那么它就会变成一个时间机器。

接近光速是一个怎样的状态呢?答案是这列火车每秒钟要绕地球转7圈!当然,因为物理法则,它不可能超过光速。但是如果这列火车真的达到了这样的状态,那么相对于其他地方来说,火车上的时间就会开始变慢,就像在黑洞附近一样。

根据计算,如果真的有这样的火车,它连续不断地开7天,那么在站台上的人会发现这列火车实际上开了100年才停下来。比如说2020年1月1日0点上的车,等你下车的时候车上的时间刚到2020年1月8日0点,但是站台上的日历牌已经到了2120年了。

在刘慈欣的小说《三体》第三部的末尾其实就有一个类似的情节:程心和关一帆在坐飞船回去的时候不小心进到了死线,在死线当中光速几乎是0,等他们再回去的时候,已经过了很多年。结合霍金的观点,只要能无限接近光速,时间旅行也许就是可能的,当然这里特指是去到未来的时间旅行。那我们如何做到这一点呢?

建造一列光速的火车肯定是不可能的,我们只能往太空发展,做一艘飞船,装上大量的燃料,能够让它接近光速飞行很长时间。做好这些准备后,启动飞船让飞船全速运转,飞船起步是需要慢慢加速的,所以启动之后,飞船慢慢飞行大概一周,就会飞到小行星带;

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两年之后,会飞到太阳系外围,达到光速的一半;四年之后会达到光速的90%,这个时候大概距离地球有48万亿公里,并且已经开始时间旅行了,此时飞船上每小时相当于地球上过了两小时;之后再飞行两年,也就是6年之后,飞船会达到光速的99%,这时候飞船上的一天相当于地球上的一年。

利用这项技术,人类飞行到银河系的边缘只需要80年左右。所以说,时间旅行可能吗?也许是可能的。虽然我们很可能无法回到过去,但我们可以迈向未来。

【本文节选自《绝密档案之怪奇事件》,作者大碗,清华大学出版社 ,有删减;如有侵权,请联系删除,图片源自网络】