就是没有时间旅游(时间旅行或将不远?)
更新时间:2023-06-09 16:06:57
时间旅行,也就是大众熟知的穿越时空,具体分为回到过去和前往未来。
千百年来,这种概念想象一直存在,《后汉书·郡国志》中记载了一个叫做〈烂柯山〉的故事:有个叫王质的年轻人上山砍柴,看到两个人在下棋,便于一旁观棋,不久手上斧头的握柄就烂掉了,回家后更发现世间已过百年。
王质烂柯山观棋
近现代以来,这种幻想被科学家实质性地研究了起来,尤其是1905年后爱因斯坦全新的时空观相对论理论被提出来以后。在最近几十年,随着新闻媒体技术的发展,相关的有科幻性质的影视剧或小说更是如雨后春笋般涌现。
有关时间旅行的穿越剧
那时间旅行是否具有现实意义呢?或者说我们通过科技能否造出真正的时间机器呢?
物理学并未严格禁止时间旅行?
之前哲学层面讨论过时间的客观存在性,我们依据了物理学相对论全新的时空观——时空不是绝对静止均匀的,而是相对不均匀的,且两者相互联系,并非孤立。
我们提到,高速绕地运动的卫星,其上面的原子钟走得要比地表的慢,这是狭义相对论速度时间膨胀的结论;同时,距离地面越高的卫星,其上面的原子钟走得要比地表快,这是广义相对论引力时间膨胀的结果,这一快一慢的结果,大约在距离地球3000多公里的太空相互抵消。
弯曲的时空告诉卫星如何运动
规定地表时间为标准时,距离地表3000公里外越远,且卫星受到的引力最大贡献仍然来自地球,那么卫星就可以说在回到相对于地表的过去;相反在3000公里内的卫星,其速度导致的时间膨胀比引力更显著,那么就是在前往了相对于地表的未来。
上面的结论听起来有些神秘,不过这种时间旅行仅是前后的十几微秒,实际上,每个人每时每刻因为不同的运动状态和海拔高度,都可以认为在进行相对周围的时间旅行,可以说生活到处都是时间机器,只不过包括卫星在内的这种时间旅行都并不显著。但如果有一天我们有能力星际航行到大质量黑洞周围,并在合适的高度绕其公转,那将会产生“天上过一日,地上已千年”的效果。
黑洞是个天然存在的时间机器
注意,黑洞的质量远大于地球,相对于地球的时间,在黑洞附近的时间无论是速度还是引力导致的时间膨胀,都是前往未来的。在三体《死神永生》中,圣母程心就曾进入过比黑洞弱些的黑域十几天,等出来却过了1800万年,最终仍然没有见到号称“宇宙第一舔狗”的云天明。
对于处在时间膨胀,进行时间旅行的,能感知时间流逝的生物体并不觉得和之前有什么不同的地方,程心自己感受到的确实是过了十几天,但云天明如果一直活着就是1800万年。
程心没有见到1800万年后的云天明,只有祝福信
上面的论述我们可以看到,时间旅行是被物理学支持的,具体为狭义相对论支持的前往未来,而广义相对论同时支持回到过去和前往未来。
实际上,上面前往未来的时间旅行手段,和把你冷藏十几年后再复活,是一样的效果,不过冷藏的你不能做自己喜欢的事情,没有任何的生命活动罢了。
疑点重重困难多多
上面提到回到过去被广义相对论所支持的,不过感觉怪怪的,很多人并不买账,这看起来并没有穿越回去啊!事实上确实有问题,这种回到过去的时间旅行只是相对的,假如云天明一直活着尽管有1800万岁,老的不可思议了,见到了年轻的程心,按照程心十几天的世界线,那他只是回到了程心的现在,而不是回到自己的过去。
我们期望什么?云天明能回到自己的过去,回到年轻时候的自己所在的那个时空,甚至自己还不存在的古老时空,而非现在1800万岁的自己的时空和过了十几天的程心时空,在交汇到现在两人相遇的时空。
这有点绕,时间旅行是相对的需要慢慢理解即可。一句话:我们希望的穿越回去是可以像电视剧《寻秦记》项少龙那样,回到2000多年的秦朝参与并见证始皇帝的登基,那上面的相对时间旅行就无法做到了,这其中最大的阻力来自于因果律。
电视剧《寻秦记》项少龙
因果律有一个祖父悖论的例子,大概内容就是讲你如果回到过去,把自己小时候的祖父杀了,那自己的父亲理应不会出生,自己也不会出生,那自己又怎么可以回到过去杀死自己的祖父呢?
祖父悖论
何解?现在的物理学如何解释这个悖论呢?难道真的无法真正地回到自己的过去?实际上不然,广义相对论也支持这种我们期望的回到过去,不过这种回到过去的物理条件确实极其苛刻,而且这种支持并没有解决因果律的问题,祖父悖论需要新的其他诠释。
前往未来的时间旅行,并没有什么规律可以束缚的,只不过效果次了点,而不是走进一扇门,或者走进一条泛着科技感的隧道,就穿越了那么容易,这种想法或许要人类确认虫洞的存在,并学会利用开启它或许才可行。目前可以想象的要想更快地前往未来的办法,就需要极其冒险地接近大质量物体,或者航行到亚光速。
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