霍金告訴你如何穿越時空

去年熱映的好萊塢科幻大片《異星戰(zhàn)場》，是根據(jù)美國作家賴斯·巴勒斯創(chuàng)作的小說《火星公主》改編的。影片講述了在美國內(nèi)戰(zhàn)時期，軍官卡特為了躲避印第安人的追捕而逃到一個山洞里，之后跨越時空被神奇地傳送到了火星上……人真的能穿越時空嗎？我們來聽聽物理大師霍金是怎樣說的。

所有的物體存在都是三維的，任何物體都有特定的長度、寬度和高度，但除此以外還有另外一種“度”，這個度就是時間，從物理學(xué)家的角度，把時間看成第四維。

正常人一般可以活80年，位于英國著名石頭陣的那堆石頭卻能存在數(shù)千年，而太陽系則能存在數(shù)十億年……任何東西在時間上都有個度，正如在空間上一樣。

而時間旅行就意味著要穿越第四維時空。要理解這個概念并不難，我們就拿日常的開車來打比方吧。

飆車總是能帶來更多樂趣，筆直前進(jìn)意味著你穿過一個維度，轉(zhuǎn)左或轉(zhuǎn)右時就穿過第二個維度，在彎曲的山路上爬上爬下帶來高度的變化就是在第三個維度上穿行。但我們怎樣才能穿越時間呢？

關(guān)于時間旅行的科幻電影通常會說到一臺能耗極高的巨型機(jī)器，這臺機(jī)器能打開一個穿越第四維時空的通道，也就是時間隧道。一個時間旅行者，勇敢踏進(jìn)了這個時間隧道前往一個未知的時代……這個想法可能有點(diǎn)牽強(qiáng)，但這個概念本身并不瘋狂。

物理學(xué)家思考的角度是，在自然法則下，通往過去或是未來的通道是否能存在。思考的結(jié)果是有這個可能性，而且給它起了個名字——蟲洞。事實(shí)上，在我們身邊到處都有蟲洞，只不過它們太小，我們看不到而已。

任何東西都不是徹底平滑沒有空隙的，比如臺球這樣看似光滑的東西，放大后看也有細(xì)小的裂痕、皺褶和瑕疵。這個基本的物理法則，在四維世界中同樣成立，時間之中也存在著細(xì)小的裂痕、皺褶和瑕疵。它的一端在距離地球不遠(yuǎn)的地方，另一端則位于一顆離我們無比遙遠(yuǎn)的行星附近。

從理論上說，蟲洞還可以有更多的用途。如果蟲洞的兩個端口，設(shè)置的地點(diǎn)相同，但時間不同，那飛船穿越蟲洞后仍將停留在地球附近，但回到了遙遠(yuǎn)的過去，或許恐龍還可以目睹這艘飛船的從天而降。

當(dāng)蟲洞打開的瞬間，自然界的輻射會進(jìn)入其中并形成循環(huán)，“輻射反饋”會變得無比強(qiáng)烈，導(dǎo)致蟲洞瓦解，所以雖然微型的蟲洞確實(shí)存在，也許某天我們真的可以將其放大，但它無法維持足夠長的時間作為時間機(jī)器使用。所以，不管是通過蟲洞還是通過其他方法，我們都是不可能回到過去的。

要解釋其中的原因，先讓我們構(gòu)想一列超高速列車在圍繞地球修建的軌道上奔馳，達(dá)到極限速度。這時一種奇特的現(xiàn)象開始發(fā)生：相比地球上的其他地方，列車上的時間流速相對較慢，所有物體的運(yùn)動都會變慢。比如，車上有個小孩朝車頭跑去，他的奔跑速度再加上列車自身的速度，是否會意外地突破極限速度呢？答案是不會。自然法則讓車上的時間變慢，從而避免這種情況的發(fā)生，所以他無論怎樣奔跑也無法突破極限速度。時間總是會適時放緩不讓你打破速度上限，利用這個特性我們可以通往遙遠(yuǎn)的未來。

假設(shè)列車在2050年1月1日出發(fā)，一圈又一圈環(huán)繞地球走了100年，在2150年的新年時分它靠站停車，而旅客們只經(jīng)歷了一個星期的時間，因?yàn)檐噧?nèi)的時間流速非常緩慢，當(dāng)他們走下列車時會發(fā)現(xiàn)整個世界與自己出發(fā)時已經(jīng)完全不一樣了，他們用一周的時間就來到了100年后的世界。

不過，建造一列如此神速的列車是不太可能的，但我們還是可以建造一個跟這種列車相似的東西，那就是位于瑞士日內(nèi)瓦歐洲核子研究中心的全球最大的粒子加速器。

在地下深處，有一條長25.6公里的環(huán)形管道，上萬億個微粒組成的粒子流在這里運(yùn)行，接通電源之后，它們就能在不到一秒的時間內(nèi)從零加速到時速96000公里，加大能量的話，粒子流會越來越快，最終粒子流一秒就能繞管道11000圈，幾乎達(dá)到了光的速度。

但就跟列車一樣，它們永遠(yuǎn)不會達(dá)到那個極限速度，頂多只能達(dá)到99.99%的光速，在這樣的情況下，粒子流已經(jīng)可以開始時間旅行了。能確定這一點(diǎn)是因?yàn)橛幸环N壽命極短的粒子叫“π介子”，正常情況下，它們在250億分之一秒內(nèi)就會瓦解，但當(dāng)它們達(dá)到接近光速時，其壽命就延長了30倍。這些粒子是真正的時間旅行者。

就是這么簡單，如果我們想要前往未來世界，只要加快速度，快到極致。

（摘自《遼寧青年》2012年第11期）</