時(shí)間機(jī)器：科學(xué)家的夢(mèng)幻

■ 江先華

科學(xué)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了古人神話中的飛天夢(mèng)，21世紀(jì)人類的思想更是飛得更高更遠(yuǎn)了。在有限的生命時(shí)間里漫游宇宙，為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)心愿回到過去或走進(jìn)未來，也就成為人類殷切期望實(shí)現(xiàn)的下一個(gè)夢(mèng)想。愛因斯坦在科學(xué)理論上曾經(jīng)告慰人們說，回到過去和走進(jìn)未來是可能的，只要有一個(gè)穩(wěn)定的蟲洞，即一條貫穿空間和時(shí)間的隧道，人就可以跨越時(shí)間和空間。然而，跨越時(shí)空的旅行真的有可能實(shí)現(xiàn)嗎？幻想里的時(shí)間機(jī)器能夠制造出來嗎？許多人對(duì)時(shí)間旅行在理論上可行的說法都表示懷疑。

時(shí)間旅行充滿了誘惑力。遺憾的是，一直以來時(shí)間機(jī)器都只是一種幻想，因而處于主流科學(xué)的邊緣。但是在最近幾年，時(shí)間旅行開始成為一些理論物理學(xué)家的個(gè)人研究愛好。其中，享有盛名的理論物理學(xué)家保羅·戴維斯就頗有把握地向人們宣告：“時(shí)間旅行是可行的，而且我知道如何去完成它?！睂?duì)于制造時(shí)間機(jī)器，我們首先需要弄清楚的問題是，你是想回到過去還是飛到未來。理論上到未來旅行是很容易的，當(dāng)你以接近于光速運(yùn)動(dòng)或者身處強(qiáng)大的引力場(chǎng)中時(shí)，你就會(huì)感到時(shí)間走得比其他人更緩慢，這就使得你有機(jī)會(huì)進(jìn)入到他們的未來。因此，戴維斯在《怎樣制造時(shí)間機(jī)器》一書中非?？隙ǖ刂赋?，飛向未來的“有限時(shí)間旅行”是可行的，但回到任何時(shí)代的“無限時(shí)間旅行”只是“有可能可行”。

為此，戴維斯?jié)M懷信心地決定去嘗試設(shè)計(jì)和制造出時(shí)間機(jī)器。他把建造蟲洞的夢(mèng)想分為三步。首先是尋找或建立一個(gè)蟲洞，開辟一個(gè)隧道把太空中的兩個(gè)不同區(qū)域聯(lián)結(jié)起來。第二步是使蟲洞穩(wěn)定下來，由量子產(chǎn)生的負(fù)能量可以使蟲洞允許信號(hào)和物體安全地穿越它。負(fù)能量會(huì)使蟲洞變?yōu)槊芏葻o窮大或接近無窮大，也就是說，它能阻止蟲洞演變成黑洞。最后一步是牽引蟲洞，用一艘具有高度先進(jìn)技術(shù)的太空船將蟲洞的入口互相分離。如果兩個(gè)端口都放置在空間中合適的地方，那么時(shí)間差將保持恒定狀態(tài)。假設(shè)這一差值是10年，一名宇航員從一個(gè)方向穿越蟲洞，他將跳到10年后的未來；反之，宇航員若是從相反的方向穿越蟲洞，他將跳到10年前的過去。

根據(jù)科學(xué)家的描述，蟲洞是彎曲時(shí)空中連接兩地的一條假想捷徑，它有兩個(gè)洞口。如果假設(shè)一個(gè)洞口在地球附近，另一個(gè)洞口在26光年外織女星軌道附近，那么這兩個(gè)洞口間通過超空間的隧道連接而成的蟲洞，其長度可能只有1000米。也就是說，假如我們從地球附近的洞口走進(jìn)隧道前往織女星，我們只需經(jīng)過1000米的路程即可到達(dá)目的地。對(duì)這一條理想化的時(shí)間旅行捷徑，有不少物理學(xué)家表示懷疑。因?yàn)?，按照愛因斯坦?chǎng)方程的預(yù)言，蟲洞的壽命非常短暫，而且在強(qiáng)大輻射的轟擊下，它會(huì)比以往收縮、關(guān)閉得更快，快得就像根本不曾存在過一樣。此外，物理學(xué)家還沒有弄清楚蟲洞的曲率是否真的能夠通過扭曲作用讓真空漲落成為奇點(diǎn)，從而打開蟲洞。在自然界中，物理學(xué)家并沒有發(fā)現(xiàn)類似的蟲洞生成的方式，他們找不到什么理由去相信宇宙包含了任何會(huì)產(chǎn)生蟲洞的奇點(diǎn)。即使存在這樣的奇點(diǎn)，也無法理解兩個(gè)奇點(diǎn)能在遙遠(yuǎn)的超空間里相遇而形成理想化的蟲洞。

物理學(xué)家的這種懷疑不無道理。理想中假設(shè)的在兩奇點(diǎn)間出現(xiàn)的超空間，以及可以貫穿蟲洞的具有負(fù)能量密度的奇異物，都是很難實(shí)現(xiàn)的、理想化的難題。既然時(shí)空曲率相當(dāng)于引力，那我們大致上可以這樣理解：兩個(gè)奇點(diǎn)的引力相互作用導(dǎo)致了時(shí)空曲率，或者說兩奇點(diǎn)間的時(shí)空被壓縮了。例如，織女星遠(yuǎn)在26光年外，地球與織女星的這段路程是直線距離，通常的航天器要飛抵織女星，它的航程實(shí)際上并不是直線的。如果織女星與地球間的距離被彎曲到1000米，那么，兩個(gè)洞口處的引力之大是非常驚人的。這就難以想象，處于洞口附近的地球是如何抵御蟲洞（盡管它不會(huì)演變成黑洞）引力而不被它吞噬掉的呢？至于負(fù)能量問題，根據(jù)物理學(xué)家在最近十幾年來所做的一些理論研究顯示，由量子效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)能量物質(zhì)是不可能無限制地加以會(huì)聚的，它們會(huì)聚得越多，存在的時(shí)間就越短。如此說來，蟲洞沒有負(fù)能量物質(zhì)則不能穩(wěn)定，有了太多的負(fù)能量物質(zhì)也會(huì)不穩(wěn)定。

對(duì)于建造蟲洞，有的科學(xué)家并不樂觀。法國的黑洞專家約翰·皮爾·盧米涅把它喻為“圖形游戲”時(shí)指出，“我們必須重新考察真實(shí)世界與其數(shù)學(xué)表述之間的關(guān)系，或者說土地與地圖之間的關(guān)系這個(gè)微妙問題”。這是因?yàn)?，物理方程的解并不是一定在真?shí)世界中存在的。他認(rèn)為，雖然科學(xué)史曾多次證明，今天看來是荒謬的東西明天可能成為普遍接受的事實(shí)，但時(shí)間倒退的旅行簡直是對(duì)常識(shí)的侮辱。

除了技術(shù)上存在如何開通安全的蟲洞通道以及能否造出時(shí)間機(jī)器的難題外，時(shí)間旅行中遭遇到的“外祖母悖論”也是人們熱衷于談?wù)摰脑掝}。那么，時(shí)間旅行者究竟能不能干預(yù)歷史呢？霍金認(rèn)為，物理定律會(huì)制止你干預(yù)歷史，即使你要把外祖母推下懸崖，她也不會(huì)掉下去。有的人則認(rèn)為時(shí)間旅行者可以干預(yù)歷史，一切都可以重來。例如，戴維斯便認(rèn)為可以用多宇宙理論來解決“外祖母悖論”出現(xiàn)的矛盾。在戴維斯看來，世界不僅僅只有一個(gè)，而是有許多個(gè)平行的世界。當(dāng)你回到過去，你所看到的并不是你自己的世界，而是和你的歷史相似的另一個(gè)世界。所以，即使你在那個(gè)世界打死了自己的母親，但當(dāng)你回到自己的現(xiàn)實(shí)世界時(shí)，她不但依然活著，而且還生下了已經(jīng)長大成人的你。

誠然，平行宇宙的說法看起來是一個(gè)很不錯(cuò)的理論，在許多個(gè)各自運(yùn)行的平行宇宙里，幾乎每一個(gè)時(shí)空中都有一個(gè)不同的“我”，那個(gè)時(shí)空的“我”雖然死了，但這個(gè)時(shí)空的“我”仍然是活著的?；蛘呖梢赃@樣說，在現(xiàn)實(shí)中死去的人，在地獄里有一個(gè)“他”，在天堂里也有一個(gè)“他”，在別的什么時(shí)空里還有另一個(gè)身份和年齡都有所不同的“他”。這種事情聽起來很荒唐，但有不少物理學(xué)家卻相信平行宇宙是存在的，而且還認(rèn)為它的存在是有科學(xué)依據(jù)的。20世紀(jì)50年代，物理學(xué)家在觀察量子的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，他們每次觀察的量子狀態(tài)都不相同，這就是量子的不確定性。由于宇宙空間的所有物質(zhì)都是由量子組成的，科學(xué)家由此推測(cè)，既然每個(gè)量子都有不同的狀態(tài)，那么宇宙也有可能不是只有一個(gè)，而是由多個(gè)類似的宇宙組成。但是，如此類推進(jìn)行假設(shè)的話，上帝、神仙以及妖魔的存在也是可能的了？在古人的描述中，上帝、神仙以及妖魔的行為不是更具有量子的特征嗎？

以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行推測(cè)并不是放諸四海而皆準(zhǔn)的。在做出上述假設(shè)之前，我們應(yīng)該嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厮伎嘉覀兡苷业蕉嗌倏尚诺囊罁?jù)來支持這種假設(shè)的成立。由于實(shí)驗(yàn)對(duì)象的本質(zhì)差異，物理學(xué)（或者在其他科學(xué)領(lǐng)域）中的許多實(shí)驗(yàn)是可以重復(fù)并且能夠在時(shí)間上連續(xù)進(jìn)行的。可是，自然界的發(fā)展歷史或人類社會(huì)的發(fā)展史卻無法進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)。此外，一個(gè)電子在通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以顯示出多個(gè)數(shù)目以及不可思議的位置分布，可我們是否也能由此推測(cè)：一個(gè)人在通過雙縫門之后，也能使我們觀測(cè)到類似一個(gè)電子在雙縫實(shí)驗(yàn)中所顯示出的多個(gè)數(shù)目嗎？

宇宙或許是對(duì)稱的，對(duì)應(yīng)于“我們的”宇宙，可能還存在著一個(gè)或不止一個(gè)“他們的”宇宙。之所以劃分為“我們的”和“他們的”宇宙，不僅因?yàn)槿诵枰谡J(rèn)識(shí)對(duì)象身上找出“相互關(guān)系”來獲得知識(shí)，也因?yàn)椤八麄儭焙汀拔覀儭辈⒉皇峭活惾?。因此，這種一分為二的劃分并不等同把宇宙看成是多宇宙，對(duì)稱的宇宙（假設(shè)對(duì)稱）實(shí)際上是一個(gè)完整的系統(tǒng)。

事實(shí)上，時(shí)間旅行所遇到的難題非常明顯。宇宙是如何收藏真實(shí)歷史的動(dòng)態(tài)時(shí)空的呢？組成宇宙天體演化過程（含人類社會(huì)發(fā)展史）的每個(gè)片斷，是一個(gè)信息量大得驚人且操作起來極其復(fù)雜的時(shí)空系統(tǒng)。宇宙不可能以量子化的形式將所有過去的歷史隱藏起來，以便在某個(gè)時(shí)刻重現(xiàn)某段歷史的真實(shí)片斷來滿足時(shí)間旅行者的意愿。何況，若是按照戴維斯的多宇宙理論去推測(cè)，既然人的世界可以有多個(gè)，那么，太陽系、銀河系以及本超星系團(tuán)也應(yīng)該有多個(gè)。以觀測(cè)到的10 000個(gè)星系團(tuán)去推測(cè)，觀測(cè)宇宙到底有多大呢？

由量子特征得出存在多個(gè)平行世界的科學(xué)推測(cè)，多宇宙理論不禁使人覺得它充滿了神的意味。而對(duì)于時(shí)間旅行和制造時(shí)間機(jī)器的科學(xué)設(shè)想，引用丹尼斯·薩頓所說的一句話也許是貼切的：“科學(xué)的前沿總是一種由新的真實(shí)、合理的假設(shè)和輕狂的猜想組成的古怪混合?！?/p>