時間旅行的謬誤

以美國加州工科大學的基普·索恩教授為首的三位物理學家1988年發(fā)表了利用所謂“蟲洞”這樣的特殊時空區(qū)域與基于相對論的時間變慢，使回到過去的旅行成為可能的觀點。

對此S.W.霍金提出“保護時間順序假說”，他想說明時間機器在實際的自然界無法實現(xiàn)的事實。當然，這樣的嘗試并不能說完全是錯的。遺憾的是，霍金沒能抓住“物理學上的時間機器理論本身已經在本質上犯了錯誤”的決定性事實。所以，對于利用蟲洞的時間機器理論，霍金過分濫用量子力學以防止因果律的破壞的努力在某種意義上是滑稽的。

事實上不用特別高級的理論或復雜的計算，就能簡單地揭穿時間機器理論本身粗淺的致命的錯誤。

索恩的理論

所謂蟲洞是因為它猶如害蟲在水果中打出的隧道那樣而得名。早在廣義相對論發(fā)表后不久，科學家就在理論上發(fā)現(xiàn)了蟲洞的存在。它像黑洞那樣通過強大引力場構成的一種時空結構，但與黑洞只進不出那樣的單行道不同，通常有兩個到空間的出入口。假定出口為L，入口為R，最初沒通過蟲洞，我們按平時的宇宙飛行朝著R飛去，而且一到R闖入蟲洞，瞬間就穿越到出發(fā)點L。則旅行者回到出發(fā)前的L，即過去的L。

當然，僅僅穿越蟲洞并不能簡單地實現(xiàn)回到過去的旅行，按照索恩的說法，出發(fā)前必須完成重要的工作。即讓R以接近光速的速度運動，再做回到原來地方的旅行，其間L一直是靜止的。按相對論的推斷，通過這個運動R的時鐘相對L的時鐘變慢。正因為有這個時鐘變慢，穿越蟲洞旅行的時間機器被視為可能。

假定從L出發(fā)的時刻在14時，飛行在平常的宇宙區(qū)域到達R時，L的時鐘顯示是18時，但是R的時鐘由于運動變慢，才剛剛到12時。旅行者從R闖入蟲洞、瞬間穿越回到L。因為闖入的時刻是12時，所以回到L的時刻也是12時。但是從L出發(fā)的時刻是14時，于是回到了自己的過去。

何其多的人受索恩理論的欺騙，被卷入了無意義的爭論中，這個既是喜劇也是悲劇。特別可悲的是，很多科學家放棄了用自己大腦思考，聽憑索恩介紹。當然大部分科學家認為索恩的理論不會馬上被實現(xiàn)，因為還留下很多困難。

第一，蟲洞太小。實際上蟲洞是在適合量子力學10厘米～33厘米那樣的微小尺度存在。顯然，載人航天器無法通過這樣的蟲洞。所以，如何擴大蟲洞是個問題。

第二。對蟲洞的安全性有疑問。由于蟲洞有極端強的引力場，人還能在那樣的地方像樣的活著嗎?如果剛一闖入就死了，豈不一無所得?再者，即使在蟲洞中活著，蟲洞開通也只是一瞬間，能否繼續(xù)平穩(wěn)地開通，直到平安地穿越還是個問題。

第三，按照索恩的說法，蟲洞一側的洞口應該以接近光速的速度自由地運動，能否做到也是個問題。

需要指出的是，人們并未對“索恩理論是正確的嗎?”這樣的根本問題做出回答，而是被次要的困難糾纏不休。但是有困難僅僅是理由，所以并不能對時間機器的可能性做出決斷。這就是長期以來人們被索恩理論蒙蔽的原因。下面我們將揭穿索恩理論拙劣的欺騙。

揭穿索恩的拙劣欺騙

顯然時間機器問題的核心是旅行者回到出發(fā)點是否果真是在出發(fā)時刻“以前”。將此應用到蟲洞情形的話是：“旅行者回到L時的L時刻比出發(fā)時的L時刻更早還是更晚。”為了容易理解，將旅行者的表考慮進去加以分析。

首先，旅行者出發(fā)時躺在L旁邊，因為讓R預先做接近光速的運動，所以R的鐘比L的鐘走得慢。但是躺在L旁邊的旅行者并沒做R那樣的運動，當然旅行者的表沒變慢。換言之旅行者的表與L的鐘走得一樣。所以旅行者出發(fā)時，如果L的鐘顯示14時，則旅行者的表也是14時。

旅行者出發(fā)后不久到達R，旅行者從L到R當然需要時間，旅行者到達R是在出發(fā)時刻之后。所以旅行者的表與L的鐘顯示比14時大的數(shù)字18時，但是R的鐘減慢，這時R的鐘顯示的時刻是12時。

旅行者通過R就闖入蟲洞，瞬間穿越蟲洞就回到L，闖入蟲洞時旅行者的表與L的鐘皆為18時。所以瞬間穿越蟲洞回到L時兩者顯示的時刻是18時，這樣旅行者從L出發(fā)時L的時刻是14時，回到L時的時刻是18時，18時對于14時不用說是指未來。因此旅行者不是回到過去而是旅行到“未來”。

索恩等人在哪里弄錯已經很明白了。旅行者闖入蟲洞按“R的鐘”是12時，而且這個12時應用到照樣回到L時的“L的鐘”，在此有隨意偷換概念之嫌。有時從地球的立場，有時從火箭的立場計算，只顧自己方便隨意混淆在一起。

為了進一步弄清索恩的錯誤，簡單分析如下(請注意用哪個鐘)。

(1)從L出發(fā)的時刻按“L的鐘”被視為14時。

(2)但是到達R的時刻按“R的鐘”是12時。

(3)而且駭人聽聞的是這個“R的鐘”的12時照樣被視為回到L時“L的鐘”的時刻了!

結果所謂到過去旅行的幻想不外乎是隨心所欲使用兩個不同的鐘(“L的鐘”與“R的鐘”)或視為同一的混亂思考(如果索恩有意那么做，則是別有用心)的產物而已。

如果回到L時“L的鐘”與“R的鐘”一樣顯示12時的話，則“R的鐘”與“L的鐘”采取完全同樣的走法，但是這恰恰違背了索恩的前提。因為索恩預先僅讓R做接近光速的運動，不外乎為讓“R的鐘”減慢。旅行者回到L時，如果“L的鐘”與“R的鐘”完全一樣，則也至多是回到旅行者的現(xiàn)在而非過去。

如果允許這種荒唐的思考不用蟲洞或相對論，而通過極平常的運動能實現(xiàn)到過去的旅行。

當年的1月1日從國際日期變更線繞西側出發(fā)，快速向東移動。于是日期變成了去年的12月31日。而且再快速橫穿日期變更線回到西側，這時如果西側的日期視為東側同樣的12月31日，則變成回到過去的旅行。當然，這種想法荒唐可笑，索恩犯了與這同樣粗淺的錯誤。

還有為了避開對時間減慢的誤解，有一句話請注意：按索恩的理論，因R以接近光速在運動，僅“R的鐘”被視為減慢。但是嚴格地講，旅行者也確實是做L-R蟲洞-L的運動。所以按相對論，旅行者的表也應減慢。通過這個減慢旅行者不是回到過去了嗎?

回答當然是否定的。的確，如果相對論的推斷正確的話，旅行者的表減慢。但是這樣的減慢不用蟲洞就是通過普通的宇宙旅行一樣減慢。與到過去的旅行沒有任何關系。

例如坐火箭從地球出發(fā)去某星體附近后再返回地球。因為火箭做往返運動，所以按相對論火箭上的鐘比地球的鐘走得慢。具體地說，宇宙旅行期間，盡管地球上過去了50年，而在火箭上有可能才過了20年。但是這明顯不是到過去的旅行，而是回到地球上30年后的“未來”。所以旅行者以怎樣高速運動只可能回到未來的地球，例如即使無限快速運動，也至多回到現(xiàn)在的地球。