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霍金撰文探讨如何制造时间机器

来源:搜狐科学
2010年05月05日18:24

霍金认为通过“虫洞”,人可以看见过去的自己

虫洞是根据爱因斯坦相对论预测的连接时空中两个不同地点的假想“隧道”或捷径,上面的三维图轮廓集中呈现了这一点:负能量将时间和空间拖入一条隧道入口,并在另一个宇宙出现

  【搜狐科学消息】据国外媒体报道,英国著名物理学家史蒂芬•霍金(Stephen Hawking)近日撰文发表了自己对诸多科学界热点问题的观点,比如“时间旅行”是否可行、人类能够打开通往过去和未来的“大门”以及人类时候能够利用自然法则最终成为时间的主导者等等。

  •时间旅行的实质——穿越四维空间

  霍金在文章中指出如果人类希望实现时间旅行的话,首先需要将时间放在一个特殊的四维空间中看待,而目前地球上存在的一切事物都是位于三维空间,每样事物都有自己的“宽度”、“长度”以及“重量”。事实上每种事物都拥有一种特殊的“长度”,即其存在于时间中的长度。人类一般能存活80年左右,著名的巨石阵已经有数千年的历史,而我们所处的太阳系存在了数十亿年,我们身边的一切在时间与空间当中都有一个“长度”,而时间旅行的实质就是穿越上面所提到的四维空间。

  •时间旅行的管道——虫洞

  霍金在文中举了个十分生动的例子,当人们驾车行驶在一条直路上时,那就相当与在一维空间活动;当汽车左转或者右转时,这就进入了二维空间;当汽车在山路或者坡道上行驶时就相当于进入了三维空间。但是人类如何在地球上实现在四维空间中活动,又如何在时间的长度上“旅行”呢?霍金认为我们可以从科幻小说中寻找一些线索——在小说中,科学家通常都会造出一个造型独特的“时间机器”,这种机器可以为人类打开一条“穿过”时间到达四维空间的管道。上述理论实现起来的困难可想而知,但就其理论本身来说却并不疯狂。霍金表示在自然法则的基础上,打开通往过去或者未来的大门是可行的,而科学家给这种途径取了个奇怪的名字“虫洞(wormholes)”。霍金认为虫洞存在于时间与空间的“裂缝”以及“角落”处,它们遍布在我们的周围,只是由于自身过于渺小而无法被我们看见。

  霍金表示,虫洞的大小只相当于一厘米的万亿分之一,人类想穿过它无异于天方夜谭,但有些科学家认为他们可以利用某种手段“抓住”一个虫洞,再将它放大数万亿倍以使得人甚至是太空飞船穿其而过。基于人类目前拥有的技术手段,如果能够在太空中“建造”一个这样的虫洞,一端放在地球,而另一端对准另一个未知的遥远星球,这样人类的太空旅行在时间与空间上将会迎来跨越式的发展。依照上述理论,我们如果将出口和进口都放在地球上,并且利用时间去进行“切割”,这样人类就能够实现回到过去或者走向未来的“时间旅行”的梦想。

霍金参演电视剧《星际旅行》(Star Trek )中的一个场景:他通过时间旅行和(左起)爱因斯坦、Data以及牛顿在同一张桌子上玩牌

  •时间旅行的最佳“交通工具”——黑洞

  霍金认为虫洞本身存在一定的缺陷,原因就是反馈。如果你有到摇滚演唱会现场观看演出的经历,你可能会辨别出这种尖利的噪音。这就是反馈,引起反馈的原因很简单。声音进入麦克风,通过电线传播,经由扩音器令声音放大,在一个环状物内绕来绕去,每次令声音比上一次更大。如果没人阻止,反馈能够破坏音响系统。而虫洞也会遇到这种问题,只不过声音换成了辐射。一旦虫洞变大,大自然的辐射物会进入,最终形成一个环路。反馈变得如此强劲,最终摧毁虫洞。虽然微型虫洞确实存在,也有可能在某一天不断膨胀,但持续时间不会太长久,所以不能当作时间机器使用。

  在银河系中距离我们2.6万光年的地方存在着宇宙中质量最大的天体——一个巨大的黑洞,它的质量相当四百个太阳,其在自身引力作用下,它被压缩为一个点。距离这个超大质量黑洞越近,遭遇的引力就越强。一旦距离其过近,连光线都无法逃脱,会被吞噬。这样的超大质量黑洞对时间具有显著的影响,令其减缓的速度远远超过银河系中的任何物体。这使得它成为了“天生的时间机器”。

  •时间旅行的关键——光速

  霍金强调说目前人类创造出的最快速度是由“阿波罗”10号宇宙飞船所保持的每小时2.5万英里的飞行速度,但我们若想要实现时间旅行,这一速度必须再扩大2000倍以上。同时我们所要乘坐的“时间飞船”也要足够大,而其所使用的燃料也必须能够满足飞船保持光速飞行的需要,但即使在动力全开的情况下,飞船需要六年时间才能达到“宇宙速度( cosmic speed 指物体克服地心引力和大气阻力进入星际空间所需的速度)”。

  飞船的启动阶段的操作活动必须慎之又慎,毕竟这样的飞船在体型和重量上都不允许我们出现任何失误。在它加速飞行阶段,一周时间就可以达到带外行星(outer planets),随后经过两年的飞行,飞船能够达到光速的一半并且飞离太阳系;而再经过两年的时间,飞船速度将接近光速的90%,而此时其已经距离地球约30万亿英里;在飞船发射四年之后,其将正式进入“时间旅行”状态,届时飞船内每过一天时间相当于在地球上过了两天。在飞行了六年之后,飞船将达到“终极速度”,其将无限接近于光速,而那时候“天上一天,地上一年”就将变为现实。

  霍金认为时间“变慢”还有另外一个好处,那就是我们可以在一生的时间当中穿越无限远的距离,那时从银河系这头儿到那头儿只需要80年的时间,而人类对宇宙的认识也将因此发生翻天覆地的改变。

  霍金最后在文章结尾处表达了自己美好的愿望:“其实虫洞就存在于我们的周围,希望在未来人类可以运用所掌握的物理学知识实现真正的时间旅行者。”(尚力)

  

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