時(shí)間旅行什么時(shí)候能實(shí)現(xiàn)

宮芳

時(shí)間旅行是近幾十年來科幻作品中的重要主題，也是無數(shù)人都曾幻想過的橋段。有人想回到過去，有人想抵達(dá)未來。這種情節(jié)既滿足了劇情的需要，也迎合了讀者的胃口。時(shí)間旅行是什么概念？究竟科技水平發(fā)展到什么程度才能實(shí)現(xiàn)時(shí)間旅行呢？

通俗地講，時(shí)間與空間構(gòu)成了我們熟知的四維時(shí)空，但我們無法把時(shí)間、空間和物質(zhì)分開解釋，因?yàn)閱为?dú)提時(shí)間是沒有意義的。時(shí)間與空間的上下四方不同，它好像只有一個(gè)流向，只能前進(jìn)不能倒退，那為什么科幻小說中老惦記著時(shí)間旅行這件事兒呢？說起來都得怪愛因斯坦，他在相對(duì)論中提出的時(shí)間隨觀測(cè)者的速度而變化的論述，幫人們打開了腦洞：如果我們的運(yùn)動(dòng)速度超過光速，我們好像真的能回到過去呢！真的是這么回事嗎？

了解一些天文知識(shí)的人都知道，根據(jù)經(jīng)典的宇宙大爆炸理論，時(shí)間和空間均起源于約138億年前的那次大爆炸。在那之前，沒有時(shí)間，也沒有空間。時(shí)間旅行，按照現(xiàn)有的科學(xué)理論是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)楣馑倌壳笆菬o法被超越的。但是，仍然有很多有趣的現(xiàn)象能夠讓我們體會(huì)時(shí)空穿梭的概念。舉個(gè)例子來說，太陽發(fā)出的光需要8分多鐘才能到達(dá)地球，被我們的肉眼捕獲，所以我們看到的太陽實(shí)際上是它8分多鐘以前的樣子；如果太陽上發(fā)生了一次強(qiáng)烈耀斑，我們也得等到8分多鐘以后才能看到。照這么說，是不是就算看到過去了呢？

好了，太陽太近，我們來個(gè)遠(yuǎn)點(diǎn)兒的，就說夏夜星空里大家非常熟悉的星座——天蝎座吧！天蝎座的心臟是我們非常熟悉的紅超巨星心宿二，又稱“大火”。這顆恒星又大又紅，是一顆即將走向死亡的恒星，距離我們大概500光年。假設(shè)有人生活在心宿二附近的某顆宜居行星上，那我們?cè)谟^察它們的時(shí)候，實(shí)際上看到的都是很久以前發(fā)生的事情，這算不算時(shí)空穿越呢？歷史之所以成為歷史，是由于各種事物相互作用導(dǎo)致的最終結(jié)果，人類回到過去的一舉一動(dòng)都可能會(huì)改變歷史進(jìn)程。換句話說，如果我們每個(gè)人都可以利用時(shí)間旅行回到過去，那么我們?cè)诓煌臅r(shí)間回到過去相同的某一時(shí)刻，會(huì)是什么景象？

我們?cè)偻白咭徊剑褧r(shí)間和空間結(jié)合起來看，暫時(shí)忽略宇宙空間正在不斷膨脹的影響，我們可以按照天體之間的距離，以地球?yàn)橹行脑O(shè)定一個(gè)時(shí)差的概念。比如地球是標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，那么太陽就是8分鐘，依此類推，以光速計(jì)算，無論從地球到太陽還是從太陽到地球，都需要經(jīng)歷8分鐘的時(shí)間。這樣由于兩個(gè)位置采用同樣的時(shí)間計(jì)算體系，本身就具有了時(shí)差。我們?cè)诘厍蛏铣俗w機(jī)穿越國際日期變更線就可以回到“昨天”，但并沒有人認(rèn)為這種情況就是時(shí)間旅行。因此，按照前面的假設(shè)，時(shí)間旅行確實(shí)是不可能實(shí)現(xiàn)的。

我們?cè)谖磥淼挠钪嫣剿髦?，如何跨越以光年?jì)的星際空間是最大的問題。歷史上航速最快的載人航天器是“阿波羅十號(hào)”，它的時(shí)速可達(dá)4萬千米，我們可以計(jì)算一下，以這個(gè)速度跨越1光年需要多少時(shí)間。直白地說，以現(xiàn)在的科技水平，我們到達(dá)太陽系之外的另外一個(gè)恒星系至少需要飛行200萬年以上。這里面又會(huì)涉及航天員的生命周期問題。我們假設(shè)航天員可以在航行當(dāng)中采用冬眠的方式，或者可以持續(xù)繁衍解決生命周期問題，但是200萬年后地球會(huì)變成什么樣，誰也不清楚。因此，使航天器速度提升或者尋找空間旅行的捷徑也就成了熱門話題。

我們分兩個(gè)層面來看一下這個(gè)問題。

1.提升航天器速度

按照能量守恒定律，固定質(zhì)量的航天器達(dá)到的速度越快，其需要的能量就越大，因此首先需要解決的是能量問題。我們目前可以參考離子推進(jìn)器，未來可以暢想曲率引擎，但無論如何，航天器本身能夠承受的速度極限問題也不容回避，而且隨著速度的不斷提高，按照相對(duì)論的計(jì)算，航天器需要的能量呈幾何級(jí)數(shù)遞增。關(guān)于這個(gè)問題，科幻作家劉慈欣在作品《流浪地球》中采用離子推進(jìn)，將地球變?yōu)橐活w流浪行星并不斷加速的思路值得參考。

2.空間捷徑

說到空間捷徑，大多數(shù)人會(huì)想到“蟲洞”，也就是空間之門。有了它，我們甚至可以在瞬間穿越到幾百光年以外。可是蟲洞到底在哪里？相比它，我們可能對(duì)黑洞了解得還稍微多一點(diǎn)兒。眾所周知，黑洞是超大質(zhì)量天體坍塌形成的極度致密天體，其視界內(nèi)的逃逸速度大于光速，我們并沒有直接觀測(cè)到黑洞，只是通過它對(duì)周圍天體及時(shí)空的影響推測(cè)它的性質(zhì)，因此我們對(duì)它知之甚少。蟲洞是基于對(duì)黑洞的研究提出來的，目前只是一個(gè)猜想，還沒有任何的理論依據(jù)。如果有蟲洞存在，我們來考慮一下這幾個(gè)問題：如何發(fā)現(xiàn)和找到蟲洞？能否制造蟲洞？蟲洞是客觀存在于某個(gè)位置嗎？蟲洞的門什么時(shí)候打開，是一直開啟還是依賴于某種能量場(chǎng)而開合？蟲洞的對(duì)面是哪里，如何判斷？這些問題的答案目前都無從知曉，更重要的一個(gè)問題是，我們能夠安全地通過蟲洞嗎？原則上半徑小于1光年的蟲洞在物質(zhì)通過時(shí)，作用到其表面的張力足以破壞物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)，任何材質(zhì)的飛船都無法承受，更別說宇航員了！

我相信，在茫茫宇宙中肯定存在地外生命，也有很大的可能存在智慧生命。但是，在巨大的空間尺度下，如何穿越時(shí)空接觸到遙遠(yuǎn)的天體卻像在我們面前設(shè)置了一面防火墻，這面墻可能無限大、無限堅(jiān)固，也可能留有一些空隙讓我們通過。我們需要做的是借助科學(xué)的方式搞清楚它，實(shí)現(xiàn)探索星辰大海的偉大征途。

基于時(shí)間的不可回溯性及空間的巨大尺度，我們現(xiàn)在僅僅是邁出了了解宇宙的一小步，未來還有更多有趣的課題等著我們突破。而天文學(xué)之所以有別于任何一種我們?cè)跁旧蠈W(xué)到的經(jīng)典理論知識(shí)，就在于它是一門觀測(cè)學(xué)科，每天都有可能發(fā)生變化，也正是這種變化與未知吸引著好奇的人類，從遠(yuǎn)古的遙望，一步一步走向星空。