步入扭曲的時空

朱崇高

說起時間旅行，我們總會覺得那只是一種不切實際的幻想，是科幻小說的專利。然而，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，還沒有任何已知物理學(xué)定律能夠完全否定時間旅行。其實，從理論上講，將物質(zhì)沿著時間的軌跡來回切換并不如我們想像的那么困難。問題是，一旦試圖將其付諸實施，技術(shù)上的難題便會接踵而來。

還記得所謂蟲洞效應(yīng)嗎？據(jù)說利用那些狹小的時空隧道，我們便可從某一時刻游移至另一時刻。倘若我們想回到過去，在理論上，這確實不失為一種完美可靠的方式，問題是，我們需要一定量的“反能”物質(zhì)來撬開蟲洞。

最近，美國康涅狄格大學(xué)理論物理學(xué)教授羅納德·莫萊特聲稱，他已找到一種更為實際的途徑：將一束循環(huán)光線減速至一只蝸牛的速度。這樣，技術(shù)問題便迎刃而解。據(jù)悉，羅納德正與康涅狄格大學(xué)另外幾名科學(xué)家攜手研制這種裝置。“利用這一裝置，”莫萊特說，“時間旅行可能終將成為現(xiàn)實?！辈贿^，要鉆進莫萊特教授的時間機器可不會那么輕松自在，因為，要使光速減緩，溫度必需接近絕對零度。這又是一個頗為棘手的問題。也許，處于將來時空的人類已經(jīng)找到解決辦法，甚至可以返回到我們目前所處的時空來指點迷津。

根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，任何東西，只要它具有質(zhì)量和能量，便可使周圍的時空發(fā)生彎曲，就好像我們坐在沙發(fā)上時，沙發(fā)表面會發(fā)生彎曲一樣。解答愛因斯坦的引力方程式便可了解時空是怎樣受質(zhì)能影響而發(fā)生彎曲的。所有物質(zhì)都會對其附近時空造成一定量的拉伸。因此，位于近地引力場的時鐘比遠離地球的時鐘走得更慢。比如，我們在一杯咖啡里轉(zhuǎn)動茶匙，泡沫便會跟著茶匙一道旋轉(zhuǎn)。同樣，讓一大團物質(zhì)旋轉(zhuǎn)，它便會攪動時空，使它們跟著它兜圈子。物質(zhì)密度越大，旋轉(zhuǎn)速度越高，時空扭曲則更加劇烈。

將這一思路加以引申，我們會發(fā)現(xiàn)，發(fā)出具備足夠的能量，就可將這條從過去到將來永無止境的時空線扭曲成一個圓環(huán)。沿著這一環(huán)狀時空，我們便可回到過去某一時刻，就好像沿著某個街區(qū)一直走下去，我們重又轉(zhuǎn)回到大門口一樣。理論家們已找到愛因斯坦方程式的解答方案，包括所謂“類時間封閉回路”，也就是物理學(xué)家們對時間機器的稱呼。1949年，奧地利數(shù)學(xué)家科特·格斯德爾首次提出一種時間機器設(shè)想，可惜這一設(shè)想必須讓整個宇宙旋轉(zhuǎn)，而這是不可能的。

數(shù)十年后，加利福尼亞理工學(xué)院的基普·桑尼提出蟲洞理論，試圖將彎曲時空的不同區(qū)域連接起來，形成時間回路。另外，還有人設(shè)想以轉(zhuǎn)動無限長的圓柱體來構(gòu)造時間回路，但這也是可望不可即的事情。

莫萊特則利用光線的運動來解決這一問題。比起前人，這一方式顯得更為實際。“要知道，盡管光并沒有質(zhì)量，但它也能導(dǎo)致空間彎曲，”他說。通過反射或折射，光便可沿著一道圓形軌跡運動并產(chǎn)生一些極為奇特的現(xiàn)象。

莫萊特在2001年發(fā)表的一篇論文里描述了環(huán)狀激光束在其圈內(nèi)形成空間渦流的過程。莫萊特不無欣喜地說：“我發(fā)現(xiàn)，在環(huán)狀光束的作用下，無論時間還是空間，都有可能被扭曲變形?！?/p>

莫萊特指出，為了把時間扭曲成環(huán)狀，必須預(yù)備兩束傳播方向相反的環(huán)形光束。當光的強度增加到一定程度時，時間和空間便會調(diào)換角色：在循環(huán)往復(fù)的光束內(nèi)，時間不停地兜著圈子，這時，我們所認為的時間已成為具有普通維度的空間。

假如一個人在光圈內(nèi)行走，盡管他確信自己是在往前走，但站在圈外的人可以測定，他實際上是在走向過去。因此當這個人走過一段距離后再離開光圈時，他便會遇到進入光圈之前的自己。不過，將時間扭曲成環(huán)狀也并非易事，這需要耗費巨大的能量。于是，莫萊特再度審察自己的方案。他發(fā)現(xiàn)，循環(huán)光線的效力取決于它的速度：光速越慢，時空扭曲越是強烈。

隨著光速變慢，它的慣性逐漸增強，這看起來似乎有悖于我們的直覺，但事實確實如此?！半S著慣性增強，光能也跟著增大，而這就助長了光的效力?！蹦R特說。幸運的是，科學(xué)家們已經(jīng)掌握了降低光速的技術(shù)。哈佛大學(xué)科學(xué)家林浩（音譯）成功地將光速從每秒300 000千米降至每秒幾米甚至讓其完全靜止。

“在這以前，我認為以這種方式進行時間旅行并不實際，”莫萊特說，“但低速光給我們開辟了新的天地。”

為了降低光速，林浩應(yīng)用了一種稱為博茲·愛因斯坦冷凝物的超低溫原子沐液。

莫萊特的設(shè)想引起了理論物理系主任威廉·斯圖瓦利的興趣。斯圖瓦利是冷原子研究小組的負責人，他們計劃的第一次實驗旨在通過觀測光圈對陷入其中的旋轉(zhuǎn)粒子的影響了解空間扭曲的過程。莫萊特認為，倘能再增加一道光線，時間旅行將最終展現(xiàn)在我們眼前。至于到底會發(fā)生什么現(xiàn)象，他也無法確定。也許，在扭曲的時空內(nèi)，單個粒子會一分為二，來自將來的粒子與自身相遇。

不過，許多科學(xué)家，包括斯圖瓦利并不相信這項實驗會取得成功。因為，眾所周知，時間旅行會帶來一些匪夷所思的矛盾和問題：如果我們可以回到過去，則前提必須是，我們并未曾有過祖父母，也就是說，我們必須殺害自己的祖父母，以確保我們并未出生過。也許這一問題并非絕對無法解決，但物理學(xué)家們認為，任何顛倒歷史的企圖都是不可能實現(xiàn)的。劍橋大學(xué)天體物理學(xué)家斯蒂芬·霍金針對這一現(xiàn)象提出“歷史不可逆假說”。

此外，莫萊特的理論基礎(chǔ)——廣義相對論并沒有考慮到量子力學(xué)。也許，這一至關(guān)重要的漏洞意味著在現(xiàn)實宇宙中時間機器不可能運轉(zhuǎn)。

霍金和桑尼認為，無論什么時間機器都會增大電磁波中的量子波動，在強烈的輻射下，時間機器將自身難保，更不用說人的參與了。甚至莫萊特自己對時間旅行也并沒有多大把握?！拔宜A(yù)言的能否成為現(xiàn)實取決于實驗的實際進展情況?！彼f。至于如何在啟動時間回路后保證人和設(shè)備完好無損，莫萊特回答說：“還真不知是否應(yīng)該參考一下H.G.威爾士的《時間機器》呢（H. G.威爾士，19世紀英國小說家，著有科幻小說《時間機器》）?！?/p>

不過，誰知道呢？也許幾年以后，我們將跨入一個嶄新的時代，那時，時間旅行將已成為現(xiàn)實：千奇百怪，來自將來的的人、事物和情景闖入我們的世界。盡管這樣，有一點卻是毋庸置疑的，那就是，即使康涅狄格大學(xué)的時間機器運轉(zhuǎn)成功，它也無法讓我們返回到阿瑟王朝。這是因為，莫萊特的時間機器并不能超越時間回路形成時的起點。也就是說，我們無法回到機器啟動前的任一時刻。這也許就是我們的世界至今沒有被來自將來的事物占領(lǐng)的原因吧。