想要穿越?你首先得造一台时间机器
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图片说明:能否制造出一台时间机器,穿越到过去? 图片来源:NASA/SDO, CC BY


人类时常会做关于时间之旅的"白日梦",比如穿越到过去的某个特定时间点,改变自己曾经做出的错误决定或重温旧梦,再比如穿越到未来,看看将来会发生什么事情。听起来是不是非常不可思议?

时间之旅总是让人兴奋和好奇不已,也许有人会说:"时间之旅并不是科学啊。"事实上,它确实是一门科学。

近来,很多新闻中都报道了引力波的发现,有研究人员指出,针对引力波的实验和近一步的研究或会解开宇宙之谜。物理学家们之所以相信引力波的存在,原因之一与过去其他一些重大科学发现有关。而引力波的发现又让我们处在了一个新的历史节点上,离"万物理论(theory of everything)"更近了一步。

过去的重大科学发现

在艾萨克•牛顿(Isaac Newton)生活的那个年代,我们知道了质量与万有引力密不可分,这是一个重要的历史节点。有一天下午,牛顿坐在一棵苹果树下,突然一颗苹果掉到了他的头上,这令牛顿开始思考,让苹果落向地面的力与月球沿轨道围绕地球运动受到的力是同一种力。随后,牛顿证实了所有具有质量的物体都是如此,会在万有引力的作用下相互吸引。

图片说明:受苹果启发,牛顿做出了重大的科学发现。图片来源:d_pham/flickr, CC BY

20世纪早期,爱因斯坦近一步研究了广义相对论,证实质量和万有引力都与时间有关,这又是一个重要的历史节点。1905年,爱因斯坦发表的论文改变了人们看待世界的方式,彻底改变了人们对光的理解。此前,没有人曾过多关注过光速,认为光速只是另外一种普适常量,而实验物理学家们只是在尝试测量出来更为精确的光速而已。

爱因斯坦的理论告诉我们,如果你想让时间慢下来,从而实现时间之旅,你的移动速度需要非常快!想像一下你在2000年离开地球去执行一项任务,直到2032年才返回地球,而你的行驶速度是光速的95%,即每秒28.5万千米。等回到地球时,你会发现自己的手表显示时间是2010年,而实际上的时间是2032年,因此你会比留在地球上的人年轻22岁。这就是时间膨胀效应,当然,移动速度较慢时也可以实现时间膨胀效应,只是效果会减弱得多。

不过,有一点需要说明的是,每秒28.5万千米的速度非常快。即使是当下速度最快的交通工具都达不到每秒1千米,宇宙飞船脱离地球大气层时的运行速度也仅能达到每秒10千米。即便我们真能达到这样的速度,身体面对巨大强压能否劫后余生还是个问题。因此,穿越到未来有可能实现,但目前太过复杂和困难。

图片说明:爱因斯坦的理论告诉我们,穿越到未来是有可能滴。 图片来源:thierry ehrmann/flickr, CC BY

穿越到过去的时间机器如何造?

那么,我们能否穿越到过去呢?有关时光之旅的文章总让人感觉被涮了,因为文章里虽然详述了各种事实,却从不告知读者怎样才能制造出来一台时间机器。不过,美国物理学家Frank J. Tipler教授在1974年发表了一篇论文,讲述了如何制造一台时间机器,从而让人们穿越到过去。

首先,你需要很多很多钱,用来购买一个巨大的圆柱体。这个圆柱体要有100千米那么长,且质量至少需要和太阳一样重,密度要非常大,使其紧压在一起。

随后,你需要让圆柱体开始快速旋转,直到它的旋转速度能够干扰时间和空间结构,你就可以从中检测到一阵引力波。需要提醒你的是,这样做是有健康风险的,因为靠近密度如此之大的物体结构会让你的身体状况百出。地球的质量将我们固定在其表面上,但是如果太过靠近质量如此大的物体会很危险,它会把你拉向它,然后把你压扁。

不过,如果你能避免被压扁的危险,那么就可以靠近这个旋转的圆柱体,然后随着圆柱体一起旋转,这时,奇特的事情就陡然发生了。你随着时间移动的路径会有所变化,不再是一直向前,而是跟随圆柱体的旋转方向,向后倒退。这种圆柱体机器会让时间的运行方向倒向过去,因此,你随着机器旋转的时间越久,回到的过去的时间点就离现在越久远。如果你想回到正常状态,只需要离开圆柱体,回到地球上,就能返回到现在了,不过此时就是基于过去的"现在"。

最后需要切记,在你回到过去以后要小心行事。如果你像美国科幻电影《回到未来》中的主人公马蒂一样在过去留恋太久,就可能会破坏掉你父母的第一次约会,甚至毁掉你的出生。时间就是会这么弄人。(科学之家,编辑/译审:YWY)
文章来源: http://www.iflscience.com/physics/how-build-time-machine
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相关文献

 
1. Time Machines:Time Travel in Physics, Metaphysics, and Science Fiction |, Paul J. Nahin | DOI: 10.1007/978-1-4757-3088-3 | http://www.springer.com/gb/book/9780387985718

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