爱因斯坦的广义相对论预言了虫洞的存在。虫洞是连接宇宙不同时空的快捷方式,有了它就能实现星际旅行,甚至时空穿梭。虽然从没有人看见过虫洞,但是关于虫洞和时空穿梭的讨论一直没有降温。
和虫洞一样,有一些看起来似乎不可能存在的东西实际上并不违反物理学,物理学甚至还能证明其中的一些是可能存在的。几个世纪以来,在没有外界提供能量的情况下,一直运动下去的机械一直是许多发明家的梦想。
达芬奇就曾经设计过几款旋转的永动机。爱尔兰自然哲学家罗伯特·波义耳也想象过一个给自己供能的漏斗状永动机。但是后来物理学家们发现,大型永动机违反物理学,尤其是热力学的铁律,因此是不可能存在的。然而诺贝尔物理学奖获得者弗朗克·韦尔切克却设计出了一种“时间晶体”,这种晶体可以在没有外力的情况下永远保持振荡。
你希望家里有扇神奇的门,能够把你送到地球的另一边吗?这种科幻片里的装置其实并不违反物理学。
物理学家加来道雄在2008年的著作《电影中不可能的物理学》一书中把传送门成为“一级不可能物体”,也就是说这种东西在理论上可以制造,甚至在我们的有生之年就可能会出现。实际上,传送门可能已经出现了。一些亚原子粒子的运动就符合传送门的特征。比如爱因斯坦口中的“鬼魅般的超距作用”——量子纠缠现象就可以让信息和量子态瞬间传到宇宙中的其他地方。
哈利波特的隐身衣可以让穿着它的人瞬间消失。科学家把制造隐身衣的材料叫做超材料,他们认为这种材料是存在的,隐身衣也可以被制造出来。超材料隐身衣的原理其实很简单:让光波像绕过石头的水流一样绕过被隐身衣覆盖的物体,然后传播到你的眼中。在实际操作中,需要研发出全新的纳米结构材料才能让光线以这种奇异的方式弯折。
有一个物理学的笑话是这么说的:如果你想要在这个宇宙里好好活命,最好遵循下面这些物理定律:别超光速旅行、别被零除,也别把任何东西的温度降到绝对零度以下。绝对零度大约等于零下273摄氏度。在绝对零度,理论上原子会停止运动。因此负温度看起来是不可能的。物理学家也在今年年初证明,你根本到不了绝对零度。
一般来说,当物质接触到它的对手——反物质的时候就会两两湮灭,然后放射出能量。我们所在的宇宙有大量的物质,但是神奇的是暗物质却行踪诡秘。物理学家的理论又一次超出了我们的想象。在理论中,一些物质同时也可以是自己的反物质。有一种叫做马约拉纳费米子(Majorana fermion)的就是自己的反物质,在正确的条件下,它可以让自己湮灭。