速度與時(shí)間的關(guān)系

 

　　T是飛船上事件A和B之間的時(shí)差T0是地球上事件A和B之間的時(shí)差v是飛船速度 c是光速

 

　　如果你嫌坐飛船太過(guò)無(wú)聊，那么還有另一種辦法：去一個(gè)更高重力場(chǎng)的地方待一段時(shí)間。不同重力場(chǎng)下，時(shí)間流逝的快慢也不同。遠(yuǎn)離地球的衛(wèi)星上的時(shí)間要比地球表面的走得更快！這種微小尺度的時(shí)間扭曲可以被一些高精度的儀器察覺(jué)到。在科技高度發(fā)展的今天，這種時(shí)間差異早已不是什么新鮮事，如今的GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)需要考慮衛(wèi)星運(yùn)行速度以及公轉(zhuǎn)重力場(chǎng)對(duì)時(shí)間的影響，以此做出修正，否則GPS就沒(méi)有那么準(zhǔn)了。時(shí)空扭曲是真真切切存在的，它已經(jīng)成為某些實(shí)際工程中不得不考慮的因素！

 

　　重力場(chǎng)與時(shí)間的關(guān)系

 

　　t0是相對(duì)于位于這個(gè)引力場(chǎng)內(nèi)的A和B的時(shí)差tf是相對(duì)于位于這個(gè)引力場(chǎng)外的A和的時(shí)差G是引力常數(shù)，M是產(chǎn)生引力天體的質(zhì)量，r是觀測(cè)者的徑向坐標(biāo)(相似于從天體中心的距離，但實(shí)際上是史瓦西坐標(biāo))，c是光速，r0=2GM/c2是M的史瓦西半徑

 

　　我們只能前往未來(lái)？！

 

　　當(dāng)然了，想利用當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間旅行幾乎是不可能的。舉個(gè)栗子，乘坐飛機(jī)旅行僅僅會(huì)產(chǎn)生微小的時(shí)間錯(cuò)位，數(shù)量級(jí)在十億分之一秒，如果要實(shí)現(xiàn)電視劇《神秘博士》中出現(xiàn)的時(shí)間旅行更是難上加難。“穿越”的另一大障礙在于它是一趟單程旅行。你只能前往未來(lái)——比其他人更加快的來(lái)到未來(lái)，但是你不能再回到過(guò)去。穿越劇中經(jīng)常出現(xiàn)的穿越回來(lái)的劇情，是沒(méi)有理論依據(jù)的！一些科幻小說(shuō)里的回到過(guò)去英雄救美的情節(jié)也是違背物理定律的。

 

　　Einstein的相對(duì)論并沒(méi)有具體指出回到過(guò)去是否可行。在物理學(xué)界，對(duì)于“是否可以穿越回過(guò)去”這一命題也一直爭(zhēng)論不休。Einstein本人也指出“回到過(guò)去引發(fā)的悖論簡(jiǎn)直就是磨人的小妖精。”但物理學(xué)家們對(duì)一點(diǎn)達(dá)成了共識(shí)：假如穿越到過(guò)去是可能的(這里只是假設(shè)！)，它將比穿越到未來(lái)更加難以實(shí)現(xiàn)。制造時(shí)光機(jī)需要建立在蟲洞和弦論的基礎(chǔ)上，但要實(shí)現(xiàn)它，可能要等到人類文明可以輕松產(chǎn)生恒星級(jí)能量的時(shí)候了。

 

　　除了技術(shù)上的障礙和巨大的成本，回到過(guò)去也可能引發(fā)一系列的悖論和矛盾。如 的因果循環(huán)悖論，物理學(xué)家以及科幻小說(shuō)家也經(jīng)常因?yàn)檫@些悖論而苦惱。一件看似不經(jīng)意的事件就可以改變?nèi)松�，甚至改變歷史。在電影雙面情人(《Sliding Doors》由Gwyneth Paltrow主演)中，女主角海倫走在倫敦的地鐵站里，車子靠站后兩種不同的選擇使她的人生走向截然不同的方向。電影給敘述了由一個(gè)不經(jīng)意的選擇造成的兩種相反的情節(jié)。事實(shí)上，我們也可以舉出一些更加夸張的栗子，假如宇宙射線意外擊中人類胚胎DNA遺傳因子上一個(gè)關(guān)鍵的原子而引發(fā)癌癥，那么這個(gè)人自然會(huì)英年早逝。如果他是年輕時(shí)期的Adolf Hitler呢？那么人類歷史必然會(huì)被改寫。

　　量子力學(xué)與因果論

 

　　因果循環(huán)悖論似乎阻礙了穿越回過(guò)去的道路。譬如說(shuō)，小明坐時(shí)光機(jī)回到過(guò)去，他與歷史上的任何事物的互動(dòng)，不管是多么不經(jīng)意的活動(dòng)，都有可能造就一個(gè)不一樣的未來(lái)世界，這個(gè)未來(lái)將與小明熟知的未來(lái)有所不同。那么哪一個(gè)未來(lái)世界才是真正存在的呢？如此的問(wèn)題還與很多，困擾了一代又一代的科學(xué)家們。但是，因果悖論也有漏洞，那就是量子力學(xué)！

 

　　量子力學(xué)是對(duì)世界上所有物質(zhì)的描述，但量子效應(yīng)在原子尺度上才是最明顯的。在宏觀世界，我們擲一個(gè)骰子，1-6點(diǎn)正面朝上的概率都是1/6，我們認(rèn)為該事件是隨機(jī)的，但是如果我們通過(guò)計(jì)算，每次都以相同的力道，角度擲相同的骰子，理論上我們能控制每次都擲到6，也就是說(shuō)擲骰子這一事件是偽隨機(jī)的，是人為可以控制的。但是量子力學(xué)認(rèn)為任何事件都是不確定的，只能計(jì)算其概率，這種效應(yīng)在微觀世界最為明顯。量子力學(xué)的核心論點(diǎn)是不確定性，例如激發(fā)一個(gè)原子周圍的一個(gè)電子，在第一次觀測(cè)中電子跳躍到原子的左邊。然而當(dāng)我們?cè)谕耆�相同的條件下重復(fù)上述過(guò)程，我們觀察到電子跳躍到原子右邊。盡管我們可以計(jì)算電子出現(xiàn)在原子左邊的概率，但是我們也無(wú)法排除電子跳躍到右邊的可能性。類似地延伸到時(shí)間上，量子力學(xué)指出未來(lái)是無(wú)法被確定的，是擁有無(wú)限可能的。未來(lái)具有不確定性！

 

　　我們不知道量子力學(xué)的不確定性是否對(duì)已經(jīng)發(fā)生的事情適用，就像未來(lái)是不確定的一樣。于是有人提出來(lái)平行世界的理論來(lái)解釋因果循環(huán)悖論。值得注意的是，平行宇宙并不是科幻小說(shuō)作者靈機(jī)一動(dòng)創(chuàng)造出來(lái)的概念，而是科學(xué)家們根據(jù)觀測(cè)到的事實(shí)以及各種宇宙理論進(jìn)行推理的結(jié)果。

 

　　平行宇宙的出現(xiàn)似乎打開時(shí)間旅行的大門。如果過(guò)去發(fā)生的某件事件不是“板上釘釘”的，它處于模糊狀態(tài)，是可以改變的，那么因果循環(huán)悖論將不復(fù)存在。假如一個(gè)人穿越回到過(guò)去，確定了一些原本模糊的“態(tài)”，那么他將使他所處的時(shí)空具體化，確定了原本“混沌”的“狀態(tài)”。根據(jù)量子力學(xué)的理論，穿越回過(guò)去不能改變歷史，但可以使歷史更加清晰。一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了這一點(diǎn)：對(duì)光子某個(gè)時(shí)刻的實(shí)驗(yàn)可以影響光子過(guò)去某個(gè)時(shí)刻的混沌狀態(tài)，但是不能影響過(guò)去已經(jīng)確定的某個(gè)“態(tài)”。量子力學(xué)里這種“奇怪”的理念與Einstein稱為“Spooky Action”的現(xiàn)象相對(duì)應(yīng)。

 

　　歷史無(wú)法改變，但可以增添細(xì)節(jié)

 

　　穿越時(shí)空不能改變歷史：不管時(shí)間穿越者在過(guò)去干了什么，其結(jié)果都必須與現(xiàn)今世界(他來(lái)自的世界)的歷史保持一致。所以仇人不可能回到過(guò)去在你出生以前謀殺你的母親，因?yàn)槟阋呀?jīng)出生，這是既定事實(shí)，即已經(jīng)確定的“態(tài)”。但是你卻可以回到過(guò)去英雄救美，讓美人成為你的母親。歷史上，成為你母親的人是否被救過(guò)這一事件是未知的，即混沌的“態(tài)”，可以被確定。

 

　　換句話說(shuō)，時(shí)間穿越者在過(guò)去能干什么是被限制的，也就是自由度數(shù)被限制。穿越者也自然會(huì)受到物理定律的限制，當(dāng)然這并不是什么新鮮事。譬如，我想在天花板上行走，但是物理規(guī)律不允許——我當(dāng)然會(huì)摔到地上。另外，當(dāng)涉及因果循環(huán)，限制會(huì)更加嚴(yán)苛，我們無(wú)法改變已經(jīng)確定發(fā)生的歷史。假如要回到過(guò)去用刀殺死自己的親媽會(huì)發(fā)生什么？刀會(huì)自己掉落？還是自己抬不起握刀的手？很多事情會(huì)變得難以理解。所以我們無(wú)法改變已經(jīng)發(fā)生的事情，但我們可以回到過(guò)去確定原本混沌的狀態(tài)，為歷史的發(fā)生過(guò)程添加更多細(xì)節(jié)。

 

　　在一些電影里，時(shí)間旅行是不合法的，政府也制定了相關(guān)法律限制。但事實(shí)上，是物理定律確保了宇宙中發(fā)生的任何事情以及目前“混沌的態(tài)”合情合理，而不是人類制定的法規(guī)。