江蘇衛視《從地球出發》科普課堂:人類是否真能開啟時空旅行?

2020-12-05 江蘇衛視JSTV

影視劇中經常會出現回到過去或穿越未來的劇情。這也讓人不禁好奇:到了未來科技高度發達的某一天,這一切能否真能變成現實?人類是否真的能夠開啟一段時空旅行?

江蘇衛視《從地球出發》科普課堂第二期,講述你不知道的時空旅行。

想要去往未來?或許真的可行哦

李永樂老師和大家解釋道,根據科學家們的假設,去往未來有可能實現。主要依據兩種方案:一種是建立在愛因斯坦的「狹義相對論」之上。如果一個物體高速運動,它的時間流逝就會變慢。比如你坐在高速行駛的火車上,時間流逝速度就比外面要慢一點。如果你坐在一個接近光速的宇宙飛船裡,時間就會變得非常慢。你感覺在宇宙飛船上只過了一年,但其實地球上已過了好幾百年。此時的你再回到地球,就相當於去到未來。另一種方案是根據愛因斯坦的「廣義相對論」,即:當接近一個質量特別大的天體時,時間流逝也會非常慢。

但是,人類進入的地球上的未來,實際並不是真正的未來,而是地球真的經歷了那麼多年。如果此時再想回到出發時那個時代,已經沒可能了。也就是說,人類有可能去往未來,但卻無法回到過去。

燒腦難題「祖父悖論」:回到過去究竟能否改變故事結局?

祖父悖論是一種時間旅行的悖論,也是科幻故事中常見的主題。最先由法國科幻小說作家赫內·巴赫札維勒在他1943年的小說《不小心的旅遊者》提出:回到過去,在自己父親出生前把自己的祖父母殺死。

但此舉動會產生矛盾的情況:你回到過去殺了你年輕的祖父,祖父死了就沒有父親,沒有父親也不會有你,那麼是誰殺了祖父呢?或者看作:你的存在表示,祖父沒有因你而死,那你何以殺死祖父?

這個燒腦難題該如何解釋?科學家們給出了2種說法:

平行宇宙論。有物理學家認為,也許世界是由無數個平行宇宙組成的。當某人回到過去殺祖父母時,此人殺的其實是另一個宇宙的人,又或者這一舉動也可以創造一個新的平行宇宙,而此人的「祖父」或「祖母」的死只會使那個平行宇宙的此人不再存在,而這個平行宇宙的此人則平安無事。

香蕉皮理論。當時間旅行者正要前去阻止父母相識時,不小心踩到一塊香蕉皮摔傷住進醫院,從而錯過了時機,這一手法被戲稱為「香蕉皮機制」。在這種機制下,時間旅行者看似能夠自由行事,但每當其行為將要導致因果佯謬時,總會受到某些看似偶然的因素幹擾,致使行動失敗。這個情景也是《逆時旅人》所表現的。原本李耿母親可能並不會發生車禍,她已順利避開了第一輛車。但正因為李耿回到過去,並與母親發生了眾多聯繫,因此造成另一輛車穿梭時空,突然出現並撞倒母親。

李永樂老師還補充道,「諾維科夫自洽原則」也認同這一觀點,它認為:人可以回到過去,但是不能改變歷史進程。由此可見,過去的事情真的是無法更改哦!

挖個洞,北京到紐約只需2500秒?

愛因斯坦-羅森橋,俗稱蟲洞,宇宙中存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道,是1930年愛因斯坦及納森·羅森在研究引力場方程的時候提出的一個假設。

做個形象一點的比喻,愛因斯坦主張宇宙是一個靜態、有限、無界的彎曲封閉體,就像水面與水底的關係一樣。用力攪動水面時,就會形成一個漩渦狀,此時你會發現水面與水底離得更近了。

而蟲洞就是連接兩個遙遠時空的隧道,可以理解為一個時空細管,通過蟲洞你可以瞬間抵達另一端,而這個另一端,可以是空間的另一端,也可以是時間的另一端,所以在理論上,蟲洞提供了一種時間旅行的可能性。

李永樂老師現場舉了一個例子:如果你想從北京到紐約,怎麼走最近呢?普遍的想法是貼著地球表面,選一個最近的路程,乘坐飛機過去。但實際上還有個更快的方案,就是從北京打一個洞,打到紐約,然後你跳進洞裡,在引力的作用下可以直接到紐約,這大概需要2500秒左右,不到一個小時。

但迄今為止,科學家們還沒有直接觀察到蟲洞存在的證據。

黑洞與白洞:宇宙裡的兩大「對立」天體

1916年,德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦引力場方程的一個真空解,這個解表明,如果將大量物質集中於空間一點,其周圍會產生奇異的現象,即在質點周圍存在一個界面——「視界」。一旦進入這個界面,即使光也無法逃脫。這種「不可思議的天體」被美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為「黑洞」。

北京時間2019年4月10日21時,人類首張黑洞照片面世。該黑洞位於室女座一個巨橢圓星系M87的中心,距離地球5500萬光年,質量約為太陽的65億倍。它的核心區域存在一個陰影,周圍環繞一個新月狀光環。

「廣義相對論」中,還預言了與黑洞性質完全相反的特殊天體白洞。不同於黑洞的「只進不出」,白洞是一個單向通道,它只出不進,只向外發射物質和能量,不吸收任何外部而來的輻射和物質,它的排斥力無窮大。即使是筆直的光線衝向白洞,也會被反彈回來,但人類迄今為止都還沒有觀測到白洞。

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