众所周知,迄今为止人类在空间与时间上获得的自由度是很不相同的。我们可以沿空间方向作自由运动,却无法随意驾驭时间。时间就象一条漫漫长河,世间万物仿佛是河里的漂浮物,只能随波逐流。
现实的尽头往往就是幻想的起点。如果时间是一条长河,那么在这长河之中是否能有船只呢?漂浮物只能随波逐流,船只却可以劈波斩浪。如果时间长河中能有船只,我们就可以乘坐这种船只进行时间旅行,既可以窥视未来,也可以重返往昔,说不定还能改变历史。
在科幻小说中,这种假想的船只被称为“时间机器”。
有关时间机器最早、最著名的小说是之前推过的英国科幻作家威尔斯的《时间机器》(The Time Machine),发表于1895年。
时间旅行这个概念本身还是模糊不清的,人们对它极大的兴趣恐怕还是源于对时间的过去未来的强烈好奇心。我们来描述一种回到过去的情形,比如你乘坐时间机器回到了过去,看到了你自己,这意味着你必须在童年看到过一个成年的自己。否则就不能自圆其说,就不能称为回到过去,充其量是见到一个和过去的世界类似的世界。既然是回到过去,就不容一丝一毫的偏差。而同样,你所见到的那个你在未来同样要乘坐时间机器再回到过去。而“他”的未来似乎已经由你演绎了,同样你的未来也已经有一个“你”,也就是你童年见过的哪个“你”演绎过了。而这似乎说一切都已经确定了,大家都在演绎确定的历史而已。然而显然我们是可以介入这“历史”的,时间机器存在的话就意味着你会知道结果,而你可以改变这结果,这就是悖论。
时间和宇宙在朴素的概念上都具有唯一性,也就是说,如果宇宙之外还有一个宇宙,人们自然会把这两个宇宙合称为一个宇宙。但是在纯逻辑推理下,确实可以有另一个宇宙(甚至是多宇宙),这两个宇宙都在独立按自己的规律发展着,时间旅行就是进入另一个宇宙,你可能会见到另一个宇宙的你。当然在严格推理下这种解释同样有很多的漏洞,两个宇一但有联系的话,相互的影响是有很多问题需要协调的。
时间确实可以有快慢之分的,强引力下的时钟会变慢,如果一个人在这种强引力下没有被分解掉的话,在他回到地球时,的确会比其它人年轻。但是时间绝不会倒退,和空间哪样可以沿反方向行进。在狭义相对论中,运动的越快,时间就越慢,所以人们会说当超过光速的时候,时间就会倒过来。但是你应该发现对于超过光速的运动,那个变换因子就成为一个虚数,而只有负数才应该被认为是时间的逆转。
在现有的科学体系下,时间具有严格的单向性。在所有的物理定律中,只有热力学第二定律带有时间方向箭头,这就给人一种时光流淌消逝不再的感觉。因此回首检阅过去,或者提前观瞻未来,成为人类的一个永恒梦想。
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对于所有人来说,时间是以同一种方式流逝吗?
爱因斯坦的理论表明答案是否定的。实际上同空间一样,时间也是相对的。相对是什么意思呢?即为了完整地而不是模棱两可地描述一个事件,那么这个事件就应该被放在一个参照系里。例如,如果我与某人在路的尽头约会,那么“尽头”对另外一个人来说可能恰好是路的开端。如果我加上“在路尽头后面的广场”,那么这个“约会事件”就准确了。带有时间因素的事情也是如此。如果我说10年过去了,那么我就必须指出,是与哪个参照系相比过去了10年。很明显,在每天的生活里没有必要拘泥于细节。但是谁又知道将来我们会不会组织星际旅行或者与外星人交流呢?到那时,时间间隔就不再这么简单了,就会感到时间的相对性了。
一个有名的例子能够解释这一切。阿尔法(Alfa )和贝塔(Beta)是一对30岁的孪生兄弟,都是宇航员。2000年,贝塔开始乘坐速度为每秒24万公里的太空飞船向距离地球8光年的一个星球进发。以这种速度,贝塔来回单程各需要10年时间。事实是为了达到所要的平均速度,贝塔需要加快速度,而在到达目的地时还要减速。因为他们两个的参照系不再相同,只需改变运动方向我们就可以把阿尔法和贝塔的时间分离开来。当贝塔在2020年回到地球上来时,将看到阿尔法庆祝50岁(老了20年)生日,而这时对他自己来说才刚刚过了12年,他才只有42岁。这不是一个智力测验。时间的伸缩已经被真实的表所测量到。
1971年,美国华盛顿大学的哈费勒(J.C. Hafele)和美国海军天文台的理查德·基廷(Richard Keating)两位物理学家作了环球旅行,并且测量了飞机上的4座原子钟。飞机的速度无法和光的速度相比(相差几百万倍)。但是科学家们却证实捕捉到了时间的伸缩性:在旅行结束时,飞机上的钟表指示与地面上的钟表相比晚了59纳秒。另外,高度也影响了时间的流逝,爱因斯坦的理论表明由于重力的原因,时间离地面越近流逝得就越慢。实际上,在地下室里,时间流逝得要比在楼房顶层慢。有人曾经计算过,在人的一生中,如果是住在一层的话,可以多活一微秒,当然,这对长寿来讲太微不足道了。
2
如果时间是一个尺度,那么为什么不能像在空间中一样前进和后退呢?
在将来和过去的时间中旅行都属于科学幻想。正如奥地利数学家库尔特·歌德尔(Kurt Godel)在1949年所证实的一样,在过去的时间里旅行是不被物理学的法则所禁止的,然而条件是非常特殊的:宇宙要能够转动(这在现实中是不可能发生的),并且时间的追求者必须以大于光速71%的速度移动。
总之,菜谱是有了,但是没有配料。正如物理学家斯蒂芬·霍金所认为的那样,这可能是自然保护自己的一种方式,同时阻止时间旅行就会避免可能带来的悖论,例如会和自己相遇或者是改变历史一类的现象。
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黑洞是否真的是时间机器呢?你想过这样的问题吗?
黑洞所提供的可能性之一是,在通过了一个时空隧道后落入它们之中,并且重新出现在过去。隧道是什么?有各种各样的假设,从抗重力到对映世界,再到宇宙更替。虽然假设众多,但没有一个是可行的。只需想一想黑洞超强的引力就够了:时间就像一根皮筋,最后被拉长,而在这种情况下,人类要想活着出来是几乎毫无希望的。
时间是一个永久的话题,人们仍在不断地探索和尝试其他的方法。
时间对于住在一楼的人来说比住在顶层的人过得慢,尽管它不足以使里面的人变得长寿。
要想使一个人变得年轻些,只需乘坐一架普通的飞机做一次环球旅行就可以了。这是时间效应对所有的人都相同的两个令人难以置信的结果,时间可以延长也可以缩短,这取决于空间、重力和速度。
文章来源《时间揭秘》齐浩然编著
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