08.15 真相來了:超過光速就可以讓時間倒流?

#真相來了#

很多人都聽說過,根據愛因斯坦相對論,當物體運動速度超過光速的時候,就會出現時光倒流,回到過去。

但有很多朋友對這種現象不是很理解,那麼我們在這裡淺顯地進行一下討論。

光速

真相來了:超過光速就可以讓時間倒流?

首先我們來了解一下“時光倒流”的概念來源。

時間倒流出自《相對論》,愛因斯坦曾提出,當人的速度超過光速的時候——注意,這裡的速度不僅僅指運動速度,同時包括思維速度和感官速度——就會發生一種有趣的現象:當光線照射到鐘錶上,返回到你的眼中,你才能看到時鐘在走。當你的速度達到光速的時候,你看鐘表的那一刻,你就會一直看到那一刻,你的時間是停止的。假如你的速度超過光速,你會看到之前的光線,也就是時鐘在倒轉。

光的速度,在科學家中,公認是宇宙速度的極限,不可能有超過光速的東西存在。假設你的速度超過了光速,那麼確實會看到過去的影像,不過,令人遺憾的是,你仍舊回不到過去。你只是在某個極快的瞬間,看到了以前的影子而已。

當今很多科幻電影都出現過時光倒流的情節,令人印象深刻的是,漫威動畫中的閃電俠,為了回到過去阻止自己,曾繞圈極速奔跑,進入到時間隧道,從而回到了過去。其實,這些只存在於人類的幻想中。

時間倒流出自《相對論》,1905年,愛因斯坦在“狹義相對論”中這樣解釋一個“奇異”世界:我們所處的宇宙可以看成是一個四維時空,隨著物體運動的速度增快,時間流程將會變慢,空間尺度將會縮短。

也就是說給定一個四維空間,座標系內兩點的距離為0,在歐幾里得空間中,距離為0的兩點重合,但在四維空間中普遍認為有一個時間軸,即這兩點在空間上重合,但仍有時間距離,即在同一點的兩個不同的時間,這時座標系內會形成一個類似圓錐的新的空間,俗稱"光錐",即兩點在空間上重合的點在時間上可以進行光傳遞,如果我們在"光錐"內,就稱為"類時",反之則為"類空",時光機就是構造一個閉合類時曲線,實現在時間軸上的反向傳遞,理論上是存在的,但根據計算,此時各個座標都為無理數,即存在強烈的時空振盪,造成時空不穩定,無法完成傳輸,所以時間倒流不能實現。

其實,愛因斯坦提出的是相對論不是時間倒流,根據相對論能夠推導出時間倒流悖論。愛因斯坦也不相信時間倒流,因此愛因斯坦又提出了廣義相對論來修正時間倒流BUG。

蟲洞

真相來了:超過光速就可以讓時間倒流?

蟲洞

“蟲洞”的出現,時光倒流就顯得更為合理了。

在廣義相對論發表後不久,1935年愛因斯坦就在理論上發現了“蟲洞”--也就是由兩個蟲洞相連的“黑洞”所構成的時空結構中的“豁口”的存在--一條貫穿空間和時間的隧道。也就是說,只要能夠建造一個穩定的蟲洞,就可以跨越時間和空間。

因為根據量子理論,這個蟲洞在強力的作用之下,將於瞬間關閉。有一種假設是利用開斯米效應(Casimir effect)等量子方式向“蟲洞”裡灌輸反物質(Otone),這樣就可以延長蟲洞開啟的時間。並且,同樣利用反物質將其“扯大”,鑽出一條長度約為一光年的“時間隧道”。這樣一條“時間隧道”,便是由“現在”通往“過去”的“快捷方式”。

這需要融合愛因斯坦的“廣義相對論”和量子力學理論,創造出一個全新的量子引力論。著名的洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Lab)的科學家已在如何利用蟲洞方面進行開拓。他們對反物質有了更深的研究:一直以來,這種奇怪的反物質只存在於理論之中,而今他們已成功地證明,反物質也存在於我們的現實世界之中。並且得出結論:蟲洞的超強(引)力場,也一樣可以通過反物質來中和。

這聽起來像科幻,但已是一個美國宇航局擬資助的真實的研究項目。

悖論

假設我們解決了上面的問題,從技術層面得以實現蟲洞,那麼就會出現一個更有意思的悖論:外祖母悖論。

這個悖論講的是,假設一個人從蟲洞回到了過去,他在外祖母沒有生下自己母親之前,把自己的外祖母殺死了,那麼這個人到底是存在還是不存在?

這個悖論引起了科學界的爭論,於是,又有人提出了“多重宇宙”這個概念。

多重世界

真相來了:超過光速就可以讓時間倒流?

1957 年物理學家 Hugh Everett 根據量子力學提出“多重世界理論”,認為宇宙從“大爆炸”開始的演化過程上,如分叉路般不斷地分裂為二,歧異點是某件關鍵事件引起的量子轉移,而分出的世界便產生差異,成為多重“平行世界”或“等次元宇宙”。

多重世界解釋了“外祖母悖論”:你回到過去,但那不是你自己的世界,而是和你的歷史相似的等次元宇宙。這樣,即便你打死了自己的外祖母,她在那個世界也的確死了,但當你回到未來時,她依然活得好好的。

但是,這個解釋牽強的很。如果真是這樣,那麼你回到的“過去”,是你的“過去”嗎?

對於我們今天科學技術還是處於早期發展階段的21世紀上半葉的人類來說,要想真正徹底地將“時間倒流”所帶來的所有疑問解釋清楚是很困難的,也許在將來的某一天,人類能夠解決這個世界級的難題。


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