什么?穿越时空并不难?!

作者: Kip Thorne

来源: 科学大院

发布日期: 2023-07-24 07:05:21

本文探讨了物理定律是否允许人们穿越到未来或回到过去的可能性,详细介绍了爱因斯坦的相对论如何允许快速穿越到未来的现象,如孪生子佯谬和大质量黑洞的时间旅行工具。同时,文章也讨论了回到过去的挑战,包括斯蒂芬·霍金的时序保护猜想和两种可能的时序保护机制。

物理定律允许先进文明的成员以他们希望的速度穿越到未来。而回到过去又是另一回事;我们不知道这是否仍遵循物理学定律,这个答案很可能是受一套我们还不太了解的物理定律所控制:量子引力定律。为了让人们能迅速穿越到未来,或者回到过去(如果允许的话),我们需要的技术远远超过我们今天的能力。

阿尔伯特·爱因斯坦的相对论物理定律告诉我们,时间是“私人的”。

如果我和你移动的方式不同,或者在引力场中处于不同的位置,那么你经历的时间流速(它控制着你随身携带的一切运作良好的时钟滴答作响的速度,并控制着你身体的衰老)与我所经历的时间流速不同。时间的这种私人特性允许一个人比另一个人在时间上更快地向前移动。双胞胎中一个人(叫他梅瑟塞拉)留在地球上的家里;另一个人(叫她弗洛伦斯)高速进入宇宙,然后返回。

当他们在旅行结束见面时弗洛伦斯的年龄将远远低于梅瑟塞拉;例如,弗洛伦斯可能衰老了30岁,而梅瑟塞拉衰老了4,500岁。

大质量的黑洞是另一种快速穿越到未来的时间旅行工具:如果梅瑟塞拉待在大质量黑洞事件视界上方的轨道上(例如,该黑洞的引力是太阳的十亿倍),并且弗洛伦斯向下旅行到事件视界附近并在其上盘旋30年后回来,那么梅瑟塞拉可以衰老数千年或者数百万年。这是因为时间在黑洞事件视界(引力加速度很大)附近的流速比距离黑洞很远的地方(一个人可以平静生活的地方)要慢得多。

回到过去:时序保护。

自19世纪80年代末以来,我们物理学家一直致力于了解物理定律是否允许回到过去。虽然我们现在还没有定论,但斯蒂芬·霍金在他的时序保护猜想中总结了可能的答案:似乎有一个时序保护机制,防止闭合类时曲线的生成,从历史学家手上保护了宇宙的安全。我们物理学家已经确定了两种可能的时序保护机制:(1) 根据物理定律,制造任何时间机器所需的奇异物质可能被禁止存在——禁⽌以时间机器所需的数量大量存在。

(2) 当人们试图激活时间机器时,它们总是爆炸性地自毁。

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