時間旅行究竟有可能嗎？霍金曾持「謹慎樂觀態度」

已逝物理學家霍金對時間旅行持謹慎樂觀態度。

　　新浪科技訊 北京時間11月13日消息，據國外媒體報道，霍金遺作《大問小答》（Brief Answers to the Big Questions）中有這麼一句話：「假如有人提出向時間旅行方面的研究捐助一筆研究資金，這個提議轉眼就會被拒絕。」

　　這話不假。但他說的另一句話也很有道理：時間旅行可能與否是一個「非常嚴肅的問題」，不過仍然可以通過科學手段來解決。

　　霍金對此持謹慎樂觀態度，認為我們現有的知識暫時無法排除時間旅行的可能性。所以現在情況到底如何呢？我們暫時還造不出時間機器，但未來有這個可能性嗎？

　　首先來看看我們的日常體驗。我們已經習慣了隨時隨地聯繫自己分布在全世界的親朋好友，將此視為理所應當。但我們其實永遠也弄不清其中的奧秘。攜帶親友聲音和照片的信號傳播速度快到難以理解，但仍需一定時間才能傳到我們這裡。這就是愛因斯坦時空理論的核心：我們永遠無法真正獲知遠處某人「現在」的狀態。

　　光速

　　愛因斯坦告訴我們，時間與空間其實是同一個東西——時空的兩個部分，我們應當將時間距離當成空間距離一樣看待。

　　雖然聽上去很奇怪，但有人問伯明翰離倫敦有多遠時，我們會很自然地回答「大概兩個半小時」。我們的意思是，如果時速每小時80公里，這段路大概要花兩個半小時。從數學角度來說，這種說法相當於「伯明翰據倫敦約200公里」

　　就像物理學家布萊恩?考克斯（Brian Cox）和傑夫?福修（Jeff Forshaw）在《為何E=mc2？》一書中指出的那樣，時間和距離「可以以速度為『貨幣』相互交換」。

　　愛因斯坦大膽地猜測，從時間到距離的「匯率」在時空中處處通用，而這一「匯率」其實就是光速。光速是任何信號能夠達到的最高速度，也因此決定了我們獲知宇宙某處信息的速度上限。這就使我們產生了「因果」的概念，認為必定先有「因」、再有「果」。而對時間旅行者而言， 這無疑是個嚴重的理論障礙。

　　假設光速在宇宙中處處相等，那麼無論我們自身運動速度多快，測出的光速都必定相同，在真空中始終為每秒299，792，458米。而愛因斯坦意識到，既然光速絕對不變，那麼時空本身就不可能保持不變。

　　事實上，高速運動的時鐘的運轉速度必定比靜止的時鐘慢得多。同理，你自己的運動速度越快，相對於被你甩在身後的人而言，時間的流逝就慢得多。「相對」一詞正是關鍵：在你看來，時間的流逝一如往常；但對其他靜止不動的人來說，你就像在做慢動作一樣。假如你的速度達到了光速，你在別人眼中就彷彿完全靜止；而從你的角度來看，其他人則都在飛速向前。

　　那麼，假如我們的運動速度超過光速，時間是否會像科幻小說中一樣倒流呢？

　　不幸的是，人類需要無窮大的能量才能達到光速，更別提超過光速了。而就算我們能超過光速，時間也不會簡簡單單地倒流。事實上，到了這個時候，「向前」或「向後」已經失去了意義。因果法則將就此被破壞，「因」和「果」也沒有了意義可言。

　　蟲洞

　　愛因斯坦還告訴我們，引力是質量扭曲時空的結果。一塊空間中聚集的質量越大，時空被扭曲得就更厲害，附近的時鐘走得就越慢。

　　愛因斯坦還告訴我們，引力是質量扭曲時空的結果。一塊空間中聚集的質量越大，時空被扭曲得就更厲害，附近的時鐘走得就越慢。而如果我們在一塊空間中塞入的質量足夠大，時空將被極度扭曲，就連光線也無法逃脫它的引力，這就形成了黑洞。假如你能接近黑洞邊緣，即事件視界，你攜帶的時鐘將走得無限慢。

　　那麼，扭曲時空是否能讓時間倒流呢？

　　答案是「也許吧」。要達到這一效果，時空需要扭曲成可穿越蟲洞。但我們需要創造出「負能量密度」區域，才能使蟲洞穩定下來。而19世紀的經典物理學已經杜絕了這種可能性。

　　現代量子力學則不盡然。根據量子力學，看似空無一物的空間其實並不「空」，而是充滿了不時出現、不時消失的粒子對。如果我們能讓一塊區域中的粒子對少於其它區域，也許該區域就擁有了負能量密度。

　　然而，如何將量子力學與愛因斯坦相對論結合起來，至今仍是理論物理界最大的挑戰之一。

　　有一種名叫「弦理論」（更準確的叫法是M理論）的理論或許能提供另一種可能性。該理論認為，時空共有11個維度：時間算1維，我們生活的空間有3維，除此之外還有7維。我們能否用這些多餘的空間維度、在時空中抄一條近道呢？至少，霍金對此持積極態度。

　　拯救歷史

　　霍金遺作《大問小答》（Brief Answers to the Big Questions）中有這麼一句話：「假如有人提出向時間旅行方面的研究捐助一筆研究資金，這個提議轉眼就會被拒絕。」這話不假。但他說的另一句話也很有道理：時間旅行可能與否是一個「非常嚴肅的問題」，不過仍然可以通過科學手段來解決。

　　那麼，時間旅行究竟有可能實現嗎？我們現有的知識無法排除這種可能性，但答案很可能是「不可能」。

　　愛因斯坦的理論無法在極小尺度上描述時空的結構。此外，雖然自然法則常常與我們的日常體驗相去甚遠，但往往都能夠自洽，因此科幻小說中擾亂因果順序造成的悖論也許並不會出現。雖然霍金對此持積極態度，但他也承認，受某些尚未發現的物理法則的影響，像你我這樣的大型物體也許永遠也不可能穿梭時空。我們將這一觀點稱作霍金的「時序保護猜想」。

　　無論未來我們能否造出時間機器，有一點是可以肯定的：當我們爬山或開車時，都或多或少改變了時間流逝的速度。所以你其實已經在穿梭時空了，只不過方法和你希望的不太一樣而已。（葉子）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！