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怎么时空旅行,秘密都在这里

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发表于 2017-9-18 11:32:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
时空旅行——往返于不同的时间节点,几十年来一直是科幻小说的热门话题。从《神秘博士》到《星际旅行》回到《回到未来》的系列中,都可以看到有人驾驶着某种特殊的工具,穿梭于过去与未来,体验别样的冒险。

怎么时空旅行,秘密都在这里53 / 作者:775852121 / 帖子ID:27305,104035

(时空旅行在理论上或许是可行的,但是它是远超我们目前的技术能力。)
然而,现实显然要复杂得多。并不是所有的科学家都认为时空旅行是可能的,有人甚至说,对于任何选择时空旅行的人来说,这种尝试都是致命的。

时间是什么?
时间是什么?虽然大多数人把时间当作是一个常量,但物理学家艾尔伯特 爱因斯坦的理论则表明时间是相对的。依据观测者们穿越空间的速度不同,时间也会有不同的表现形式。
对于爱因斯坦来说,时间是“第四维度”,空间则包含了长、宽、高三个维度,而时间提供了另一个坐标方向,虽然从传统上来说,它只会向前流逝。

怎么时空旅行,秘密都在这里14 / 作者:775852121 / 帖子ID:27305,104035

时间是客观存在的吗?有些物理学家认为时间是一种主观的幻象,但如果时间是真实存在的呢?
爱因斯坦的狭义相对论指出,时间减慢或加快取决于你相对于其他物体运动速度的快慢。人在接近光速飞行的宇宙飞船里,衰老的速度要比他呆在家里的双胞胎兄弟要慢得多。另外,根据爱因斯坦的广义相对论,引力可以弯曲时间。
将时空想象成一个四维网,当任何有质量的物体被放在这块网上时,时空网将凹陷或可以称为时空弯曲。时空的弯曲导致物体运动的运动路径弯曲,这个时空的曲率就是我们所谓的引力。
广义相对论和狭义相对论在一定程度上都已被带有精确计时器的GPS卫星技术所证明。在重力效应的影响下,再加上卫星在地球上空运行时相对于在地球表面的观测者速度更高,使得在卫星上的时钟每天要额外多出39微妙。

怎么时空旅行,秘密都在这里2 / 作者:775852121 / 帖子ID:27305,104035

这种效应叫做时间膨胀,这意味着宇航员作为时空旅行者,当他们回到地球时,他们可能会比留在地球上的双胞胎兄弟年轻了些许。

穿越虫孔
对于时空旅行,据NASA的设想,广义相对论同时还提供了能够允许旅客及时返回的方案;或许这在数学方程上可行,但是在实际操作上很难实现。
一种可能性是,物体运动速度要超越光速(c=299792458米/秒)在真空中驰骋。然而,爱因斯坦的方程表明物体以光速运动时,其质量将无限大且长度为零。尽管有些科学家已经扩展了爱因斯坦的方程,并由此推论有可能达甚至超越光速,但在物理上看起来似乎是行不通的。

怎么时空旅行,秘密都在这里1 / 作者:775852121 / 帖子ID:27305,104035

(阳光从离开太阳表面算起,需8分17秒才能到达地球。)
另一种可能性,是在时空两点之间建立“虫洞”。但是当使用爱因斯坦的方程求解时,虫洞只适合于非常小的粒子的规模,并且会快速坍塌。

怎么时空旅行,秘密都在这里35 / 作者:775852121 / 帖子ID:27305,104035

(虫洞在二维环境的模拟。)
事实上,科学家们还从来没有真正观测到虫洞。另外,创造虫洞所需要的技术远远超过当今我们所能达到的程度。
其他时空旅行的解决方案
爱因斯坦的理论似乎使得时空旅行变得非常困难,然而一些科研团队已经提出了替代的解决方案,从而可以在时间轴上自由跳跃。

    提普勒柱体

天文学家弗兰克 提普勒提出一种机制(有时被称为提普勒柱体)——将10倍于太阳质量的物质搓成一条非常长但很致密的圆柱。将这个长柱以每分钟数十亿次的速度旋转起来之后,附近的飞船将沿着非常精确的螺旋形绕着这个圆柱运动。根据安德森学院的说法,这叫“封闭类时曲线”。然而,这种方法也有其局限性,事实上,这个圆柱需要无限长才能使之成功。

    黑洞

另一种可能的方法是使飞船在黑洞或者人造巨型旋转驱动结构附近快速地运动。

怎么时空旅行,秘密都在这里89 / 作者:775852121 / 帖子ID:27305,104035

“他们不停地转,比那些远离黑洞的人所经历的时间要少一半,在飞船上的船员正在时间中穿行。”物理学家史蒂芬 史蒂芬霍金在2010年的《每日邮报》上写道。想象一下,他们在绕着黑洞盘旋中度过了自己的五年时间,而在其他地方十年已经过去了,当他们回家的时候,地球上的每个人都会比他们多老了五岁。但是,他补充说,“船员需要以光速来旅行才能使得这个方案可行。”以色列理工学院研究所的物理学家Amos Iron还指出了另一个局限性——如果用这种方式,宇宙飞船可能在转到这么快之前就解体了。

    宇宙弦

时空旅行的另一个理论需要引入一种叫“宇宙弦”的东西。它是一种非常窄的能量管,长度延伸于整个膨胀的宇宙的尺度。这些从早期的宇宙遗留下来的区域,被预测包含着巨大的质量,可以使它们周围的时空翘曲。
科学家认为,宇宙弦是无限长的,或是在很多圈中环绕,没有尽头。两个相互平行的弦靠近时,将极大地弯曲时空。在理论上,这种特殊情况将使时空旅行成为可能。
时间机器
通常,无论是向前或向后地行进时空旅行,都需要一台设备,可以称之为“时间机器”。

怎么时空旅行,秘密都在这里64 / 作者:775852121 / 帖子ID:27305,104035

目前为止,时间机器的研究往往都会涉及到时空弯曲,使得时间线形成一个圈,被称为“封闭类时曲线”。要做到这一点,通常被认为是需要一种奇特的物质,就是所谓的“负能量密度物质”。这种奇异的物质具有奇异的特性,包括被推动时的移动方向与正常物质相反。这类物质在理论上可能存在,但如果它确实存在,对于建造一个时间机器来说,其数量可能也太少。
然而,时空旅行研究表明,没有这种奇特物质,时间机器也是可能的被建造出来的。首先,我们用正常的物质做的环状圈包络成一个球状空间,在里面用聚焦的引力场形成“封闭类时曲线”,使时空弯曲。要回到过去,一个时空旅行者需要在里面奔跑,每跑一圈她就会回到更早的过去。然而,这一理论有许多障碍,制造这样一条封闭类时曲线需要非常强的引力场且配合非常精确的操作。
祖父悖论
除了物理上的难题,时空旅行还可能引发一些有趣的情况,一个典型的例子是“祖父悖论”——“假如你回到过去,在自己父亲出生前把自己的祖父母杀死。因为你祖父母死了,就不会有你的父亲;没有了你的父亲,你就不会出生;你没出生,就没有人会把你祖父母杀死;但若是没有人把你的祖父母杀死,你是否会存在并回到过去且把你的祖父母杀死? ”这也是经典电影《终结者》的一条主线。

怎么时空旅行,秘密都在这里36 / 作者:775852121 / 帖子ID:27305,104035

如果这些将发生的话,一些物理学家说,你将不会出生在这个宇宙,但会在另一个平行世界出生。另一种说法是,组成光线的光子在时间轴上的自洽性会干扰你的“邪恶的计划”。
有些科学家不同意上述的观点,他们认为不管用什么方法,时空旅行都是不可能的。特别是速度超越光速这种观点,遭到了美国博物馆自然历史系的天体物理学家Charles Lu的嘲笑,“这在数学上是完全行不通的。”此外,人类可能根本无法承受时空旅行的强度。
那么,时空旅行可能吗?
虽然时空旅行看起来是不可能的,至少在我们当下的物理学基础上是不可行的,但是该领域正在不断变化着,量子理论的进展或许可以提供一些解释时空旅行悖论的方法。而且,还可能破解某些粒子可以比光速还快的速度相互影响,彼此完成瞬间交流的奥秘。
当然,在目前对时空旅行感兴趣者,至少可以通过电影、电视和书籍来体验它。
翻译:孔俊,校对/编辑:小三
发表于 2017-9-18 11:32:48 | 显示全部楼层
人类总是基于自身的智慧和能力去揭示宇宙的奥迷,难\很难\非常难\非常非常难。
发表于 2017-9-18 11:32:48 | 显示全部楼层
时空旅行不可能,如果可能  为什么没有未来人
发表于 2017-9-18 11:32:48 | 显示全部楼层
我表示没有时间评论,我要上班
发表于 2017-9-18 11:32:48 | 显示全部楼层
时间是个伪命题,别扯了。
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