科學家:時間旅行可能實現 并不是所有時鐘都相同

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狹義相對論告訴我們,太空三維空間和時間的單一維度像交織在一起的織布一樣,我們不可能把它們當作是獨立的實體,只有單一的統一實體——時空。我們也不能考慮空間運動時完全不考慮時間運動,反之亦然。左右、上下、向后和向前都是平等的,然而,時間似乎有些不同,我們在空間中擁有完全的行動自由,但時間似乎有一個“箭頭”,而空間維度卻是非常靈活通用的。

時間和空間之間具有一定的統一性,這將引發一個明顯的問題:如果出現任何可能性的時間旅行,將在怎樣的情況下發生?

美國俄亥俄州立大學天體物理學家保羅·薩特(Paul Sutter)指出,是的,未來有可能會出現時間旅行!我們無法避免我們進入未來,但是我們能夠控制穿行時間的速度,這是相對論的另一個推演結果:并不是所有的時鐘都是相同的。

你穿越空間的速度決定了你穿越時間的速度,如果你建造了一枚足夠大的火箭,可提供1g均勻加速度(每秒每秒9.8米;這與地球引力在其表面提供的加速度數值一致),這將抵達銀河系中心,用你一生數十年時間穿行2萬光年。

期間你可以停留幾個小時,在銀河系中心的人馬座A黑洞附近“進行野餐”,之后返回火箭抵達地球。當你回到地球時,你將有資格領取退休金,但是地球上的狀況發生了很大變化,雖然你在太空飛船上僅度過了幾十年時間,但是地球上已度過大約4萬年時間。

時間是相對的,但對于任何人,時間都朝向同一個方向運行。要解答是否我們反向時間旅行,是廣義相對論領域需要探討的問題,廣義相對論不僅是我們理解引力的數學語言,而且能夠在空間-時間及其運動之間建立完全連接。

科幻小說中會出現時間旅行的故事情節,但在現實宇宙中時間旅行是真實存在的嗎?

在廣義相對論中,我們提出一個帶有技術性的問題:是否一些物質和能量(扭曲空間-時間的物質)排列允許“封閉類時曲線(CTCs)”的存在?

這種可能性是有限的,目前科學家知道大約有6種已知時空類型允許“封閉類時曲線”的存在,或者時間旅行至過去。例如:庫爾特·古德爾(Kurt Godel)發現如果宇宙膨脹處于加速狀態,宇宙則處于旋轉狀態,“封閉類時曲線”將允許我們旅行進入過去的時空。但是古德爾的觀點是沒有實際意義的,所有觀測表明宇宙并非旋轉,因此特殊的方案無法應用于我們的宇宙,時間旅行至過去是不可能實現的。

但是如果我們建造一個無限長的超級圓柱體,使其接近光速沿軸旋轉,它將拖延超級圓柱體周圍的時空,旋轉圓柱體周圍的某些路徑將在過去的時間里終結,幸好宇宙中不存在這種無限長的超級圓柱體。如果人們制造一個蟲洞(時空中兩個遙遠位置之間的捷徑),使其一端接近光速,然后再恢復正常,此時正常的時間膨脹效應將使蟲洞一端處于另一端的“未來”,因此你能夠快速穿過蟲洞,并抵達過去的時空。

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