让我们设想这样的情况:一位宇航员驾驶着宇宙飞船 以相对与一位静止观察者
240,000公里/秒的速度飞行,飞 船又以240,000公里/秒的速度朝前方射出了一个物
体。按 照一般常识。静止观察者可以把两个速度相加而得到被发 射物体的速度,那应该
是480,000公里/秒。但是,这个速度 要比光速(299.725公里/秒)还大,按照爱因斯坦的
狭义相 对论,这是不可能的。根据相对论公式,静止观察者测量 到 的射出物体的速度应
当是292,470公里/秒,只比飞船的速 度大52,470公里/秒。速度怎会丢失呢?要回答这
个问题,必 须对时空本质进行一番研究。从这样的研究中,我们可以 得到启示,有朝一
日我们能通过时间,往返进行终极旅行。

近代时空观

  *典的概念,把时间看作象*河那样川流不息, 而与人类活动无关;但是,认为时间
能加快,延迟或 改变的说法是不对的。无情流逝的年华必竟是绝对,客观 的。

  近代物理学家在研究可以压缩和*伸的所谓 弹性时间问题,他们也在谈论时间凝固
和不存在的 一些离奇的地方。

  根据爱因斯坦相对论,当宇宙飞船的速度接近 光速时,宇航员的动作会显得很迟
钝,他的表要走慢, 他的尺子要变短,用地球上的时间来衡量,他非得每 一分钟都变长
了。这就是时间膨胀的含义。飞船越接 近光速,宇航员的表就走得越慢,尺子也变得越
短。 如果他能达到光速,那么,他的尺子将会缩短到零,时 间也就会完全停止。

  由于存在这些奇特的效应,宇航员用缩短的尺子 和走慢的表(现在,他的一分钟等于
两分钟)测量的 射出速度,自然就会得出比静止观察者用"正常"度量 单位测量的大得
多。而在宇航员看来,他的表和尺子 都很正常,似乎倒是宇宙里别人的速度在减慢,长
度 缩短了。

  在进一步,如果能以超光速飞行的话,时间就会 倒退。在这种情况下宇航员旅行会
来的日子就会在他 离开的日子之前。这似乎是绝对不可能的,但是,在某 种情况下,却
正是将要出现的事实!

  相对论的时间概念说明了时间的伸缩性由观察者 的运动状态所决定。上述宇宙飞船
发射物体的例子就 是一个简单的,业已证明的弹性时间的例证。根据相对 论的理论,这
种情况之所以可能,是因为空间和时间紧 密相关,它们不能相互脱离而存在。

  1915年爱因斯坦将狭义相对论扩展到广义相对论, 他指出:在巨大质量附近,空间会
弯曲。这种弯曲会影响 物体的运动,显示它是一种力,在这里就是引力。光是 能量的一
种形式,也有质量,在引力场中会弯曲。1919年 丁顿发现星?通过太阳近旁时弯曲,证明
了在巨大质 量的周围时空的确会发生弯曲,后来,通过使用高精度 *子钟,科学家证明
了处于引力场中的时钟会的确会走 慢。当然,这个效应是如此之小,以至在离地球表面
一英 里处,时钟每二十万年总共才慢一秒钟。

时间旅行

  上述所讲的空间弯曲的效果是微小的,对未来的时间 旅行不会有什么价值。但是,
我们从中已*看到了引力和 时间是密切相关的。从现实意义上讲,我们需要找到强得 多
的引力源。我们知道,那些核燃料消耗殆尽的恒星,由于 自身强大的引力而塌缩,就形
成了初始质量不同的三类天 体:白矮星,中子星和黑洞。这些超致密压缩的恒星物质
可能就是通向宇宙遥远角落的大门,同时也可能就是通往 遥远未来和古老过去的时间之
扉。三者之中最有希望为时 间提供可能性的是宇宙中最为奇特的天体---黑洞。 如果塌
缩中的恒星具有大于三倍太阳的质量,内部的 引力将压倒一切阻力而继续塌缩,以致使
其密度和引力场 大到任何东西都无法逃逸,甚至光。当质量十倍于太阳的 恒星,塌缩至
半径等于18英里时,上述情况就会发生。这个 半径所决定的球面边界称为"出事线"。由
于没有什么力量 阻止,恒星还要继续塌缩,在若干分之一秒内,所有质量 缩 成一个无限
小的点--"奇点"。在奇点上,时间和空间已不复 存在。在宇航员看来,时间很正常,只
不过引力涨落使他感 到很不舒服。他径直不断地加速,在越过"出事线"后,只 * 过一百
万分之六十七秒,就闯入了"奇点",自身也就不复存 在了。 正当我们勇敢无畏的宇航员
越过"出事线"前的瞬间, 他将发现整个宇宙和其中所有的时钟都在疯狂地加速, 每秒相
当于十亿年。就在他越过"出事线"之时,宇宙的整 个未来都将在他的眼前闪过。这就是
一种单向旅行的方 式,在这种情况下,宇航员永远不能再回到他出发前的那 个时刻
了。 个时刻了。 什么是双向时间旅行呢?前面已*讲过,任何物体只 要加速到接近光
速,时间就会出现崎变。设想一位宇航员 在22岁生日那天,以98%的光速飞向25光年处的
星球,当他 回来时,他将发现自己正好来得及过32岁生日。越是接近 光速这个效应越明
显。比如,当速度达到光速的99。999%时, 我们宇航员就能在几年时间内跑遍整个银河
系,而在地球 上已度过了30万年!如果是用火箭加速器来进行这次旅行 的话,所消耗的
能量将为地球整个历时消耗能量的数百万 倍,不过,从理论上看,这却是完全可能的。
通过时间膨胀单城进入未来(已由高能物理实验作出 了充分而被视为确定的事实),再通
过某种途径回到我们的 宇宙来完成时间旅行。虽然这种形式不容易为大多数人所 接受,
但他已*向我们透露了宇宙的真正奇妙之处,并向我 们打开了通向更加奇异的效应的大
门。

时间旅行的可能性

  宇宙中所有的星球都在旋转,而塌缩时却越转越快, 因此可以认为,不旋转的黑洞
是极其稀有的,而旋转黑洞 对时间旅行家来说,又有许多文章可做。 理论预测指出如果
黑洞质量足够大的话,人们能穿越 黑洞的出事线,进入另一个宇宙而不受损害。依所取
的路 线不同,宇航员可进入未来宇宙或过去宇宙,一个由负空 间和反引力构成的宇宙,
或是在不同的时间进入我们自己 的宇宙。 这些奇异的效应是实在的吗?是没有任何现实
意义的数 学增根吗?设想有一个木匠要算出一间面积为256平方英尺 的正方形房间的边
长,答案当然是16,亦即256的平方根。 但256的平方根可以是+16,也可以是-16。由于-
16英尺没有 什么实际意义,因此这位木匠选用了正值。他这样做是不 加 思索的只有物理
学家和哲学家对此要思考一番。 哥伦比亚大学范因堡研究了相对论以后指出,相对论 公
式并不排除超光速旅行,不允许发生的只是以光速飞行。 由于我们都生活在亚光速的世
界里,因而都被不可逾越的 光障禁锢在现有的状态中。 但是,一道屏障总有两面。设想
有一类粒子全都以超光 速运动而存在,光速是超光速粒子的下限,因为最低能态 意 味着
以无穷大速率运动。当然,我们感兴趣的是超光速粒子 与时间的关系。正如我们接近光
速时时间变慢一样,超光速 粒子也是这样,不过有一点不同,在超光速粒子世界里, 时
间 甚至可以倒退。有的物理学家认为超光速粒子不过是数学 异 常,因而应予摒弃,正
如-16英尺对木匠来说毫无意义一样。

时间旅行的可能性(2)

  有没有证据证明超光速粒子的存在呢?1973年 克雷和克罗许两位科学家研究了能量极
大的宇宙 线雨,它们是由宇宙射线同地球高层大气*子发生 碰撞后产生的。克雷和克罗
许推想,如果存在超光速 粒子,而且能在这种碰撞中产生出来,那么它们将比 宇宙射线
先到达地面,因为宇宙射线接近光速。在对 1000例宇宙线雨研究之后发现事实正是如
此。在宇 宙射线达到之前。确乎测到 了某种东西,这虽然还 不能证明超光速粒子的存
在,但暗示了这个方向。 还可以进一步的推想,如果超光速粒子存在的话,那 么,反超
光速粒子就会存在。物理学家费恩曼曾*指 出,正电子可以看作时间上倒退的电子。这
样看来,反 超光子就是沿时间向后运动的超光速粒子。 有些物理学家还预测,在光障的
另一面存在着超 光速粒子世界,而不必*历光速运动的阶段。在超光 速粒子世界里,我
们将能突然穿越时间和空间,然后 按我们选定的时间和地点,潜回我们的宇宙。这一设
想我们可以用电子器件中的电子运动状态比拟。电子 器件中,电子从低能态跃迁到高能
态时,一般都需通过 中间状态,但在隧道二极管中情况就不同,电子从势垒 的一边到另
一边可以直接穿越势垒,即所谓的隧道效应。 另外,量子物理指出,物质和能量都是不
连续的,是 一份一份的,而宇宙就是由这些小的份额组成的,时空 本身是否也是这样的
呢?如果把时空量子化,就能避免 发生与黑洞有关的一些问题。即使是这样,仍然存在
着 时间连续更加激动人心的可能性。 我们目前正处于科学的异常奇异的门槛上,我们
通过理论物理学的狭缝,看到了一些回答上述问题的 出路。宇宙远比我们想象的梗奇
特,对于双向时间旅行, 数学不但为它提供了一席之地,而且向我们预示了未来的 方
向。









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有多么大的欢乐,就有多么大的悲伤,
有多么大的悲伤,就有多么大的坚强!



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