霍金撰文探討如何製造時間機器

2020-11-25 搜狐網

霍金認為通過「蟲洞」,人可以看見過去的自己

蟲洞是根據愛因斯坦相對論預測的連接時空中兩個不同地點的假想「隧道」或捷徑,上面的三維圖輪廓集中呈現了這一點:負能量將時間和空間拖入一條隧道入口,並在另一個宇宙出現

  【搜狐科學消息】據國外媒體報導,英國著名物理學家史蒂芬•霍金(Stephen Hawking)近日撰文發表了自己對諸多科學界熱點問題的觀點,比如「時間旅行」是否可行、人類能夠打開通往過去和未來的「大門」以及人類時候能夠利用自然法則最終成為時間的主導者等等。

  •時間旅行的實質——穿越四維空間

  霍金在文章中指出如果人類希望實現時間旅行的話,首先需要將時間放在一個特殊的四維空間中看待,而目前地球上存在的一切事物都是位於三維空間,每樣事物都有自己的「寬度」、「長度」以及「重量」。事實上每種事物都擁有一種特殊的「長度」,即其存在於時間中的長度。人類一般能存活80年左右,著名的巨石陣已經有數千年的歷史,而我們所處的太陽系存在了數十億年,我們身邊的一切在時間與空間當中都有一個「長度」,而時間旅行的實質就是穿越上面所提到的四維空間。

  •時間旅行的管道——蟲洞

  霍金在文中舉了個十分生動的例子,當人們駕車行駛在一條直路上時,那就相當與在一維空間活動;當汽車左轉或者右轉時,這就進入了二維空間;當汽車在山路或者坡道上行駛時就相當於進入了三維空間。但是人類如何在地球上實現在四維空間中活動,又如何在時間的長度上「旅行」呢?霍金認為我們可以從科幻小說中尋找一些線索——在小說中,科學家通常都會造出一個造型獨特的「時間機器」,這種機器可以為人類打開一條「穿過」時間到達四維空間的管道。上述理論實現起來的困難可想而知,但就其理論本身來說卻並不瘋狂。霍金表示在自然法則的基礎上,打開通往過去或者未來的大門是可行的,而科學家給這種途逕取了個奇怪的名字「蟲洞(wormholes)」。霍金認為蟲洞存在於時間與空間的「裂縫」以及「角落」處,它們遍布在我們的周圍,只是由於自身過於渺小而無法被我們看見。

  霍金表示,蟲洞的大小隻相當於一釐米的萬億分之一,人類想穿過它無異於天方夜譚,但有些科學家認為他們可以利用某種手段「抓住」一個蟲洞,再將它放大數萬億倍以使得人甚至是太空飛船穿其而過。基於人類目前擁有的技術手段,如果能夠在太空中「建造」一個這樣的蟲洞,一端放在地球,而另一端對準另一個未知的遙遠星球,這樣人類的太空旅行在時間與空間上將會迎來跨越式的發展。依照上述理論,我們如果將出口和進口都放在地球上,並且利用時間去進行「切割」,這樣人類就能夠實現回到過去或者走向未來的「時間旅行」的夢想。

霍金參演電視劇《星際旅行》(Star Trek )中的一個場景:他通過時間旅行和(左起)愛因斯坦、Data以及牛頓在同一張桌子上玩牌

  •時間旅行的最佳「交通工具」——黑洞

  霍金認為蟲洞本身存在一定的缺陷,原因就是反饋。如果你有到搖滾演唱會現場觀看演出的經歷,你可能會辨別出這種尖利的噪音。這就是反饋,引起反饋的原因很簡單。聲音進入麥克風,通過電線傳播,經由擴音器令聲音放大,在一個環狀物內繞來繞去,每次令聲音比上一次更大。如果沒人阻止,反饋能夠破壞音響系統。而蟲洞也會遇到這種問題,只不過聲音換成了輻射。一旦蟲洞變大,大自然的輻射物會進入,最終形成一個環路。反饋變得如此強勁,最終摧毀蟲洞。雖然微型蟲洞確實存在,也有可能在某一天不斷膨脹,但持續時間不會太長久,所以不能當作時間機器使用。

  在銀河系中距離我們2.6萬光年的地方存在著宇宙中質量最大的天體——一個巨大的黑洞,它的質量相當四百個太陽,其在自身引力作用下,它被壓縮為一個點。距離這個超大質量黑洞越近,遭遇的引力就越強。一旦距離其過近,連光線都無法逃脫,會被吞噬。這樣的超大質量黑洞對時間具有顯著的影響,令其減緩的速度遠遠超過銀河系中的任何物體。這使得它成為了「天生的時間機器」。

  •時間旅行的關鍵——光速

  霍金強調說目前人類創造出的最快速度是由「阿波羅」10號宇宙飛船所保持的每小時2.5萬英裡的飛行速度,但我們若想要實現時間旅行,這一速度必須再擴大2000倍以上。同時我們所要乘坐的「時間飛船」也要足夠大,而其所使用的燃料也必須能夠滿足飛船保持光速飛行的需要,但即使在動力全開的情況下,飛船需要六年時間才能達到「宇宙速度( cosmic speed 指物體克服地心引力和大氣阻力進入星際空間所需的速度)」。

  飛船的啟動階段的操作活動必須慎之又慎,畢竟這樣的飛船在體型和重量上都不允許我們出現任何失誤。在它加速飛行階段,一周時間就可以達到帶外行星(outer planets),隨後經過兩年的飛行,飛船能夠達到光速的一半並且飛離太陽系;而再經過兩年的時間,飛船速度將接近光速的90%,而此時其已經距離地球約30萬億英裡;在飛船發射四年之後,其將正式進入「時間旅行」狀態,屆時飛船內每過一天時間相當於在地球上過了兩天。在飛行了六年之後,飛船將達到「終極速度」,其將無限接近於光速,而那時候「天上一天,地上一年」就將變為現實。

  霍金認為時間「變慢」還有另外一個好處,那就是我們可以在一生的時間當中穿越無限遠的距離,那時從銀河系這頭兒到那頭兒只需要80年的時間,而人類對宇宙的認識也將因此發生翻天覆地的改變。

  霍金最後在文章結尾處表達了自己美好的願望:「其實蟲洞就存在於我們的周圍,希望在未來人類可以運用所掌握的物理學知識實現真正的時間旅行者。」(尚力)

  

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