科學理論炒作新聞首先讓我們來看一個新聞,事情發生在2002年4月,標題是“任意穿梭過去未來?美國教授今秋啟動時光機器”。美國康涅狄格大學物理學教授馬利特10歲時承受喪父之痛,他的父親是一名煙民並死於心髒病。因此他一直希望能發明出一部時光機,回到過去提醒父親“吸煙危害健康”。馬利特便醉心研究黑洞、蟲孔和其它跟時間有關的理論,甚至著手製造一部時光機。47年後,馬利特認為自己已找出時光旅行的秘密。他正在製造一部時光機,用來將物體傳送到將來或過去,他聲稱這部機器可以將一個原子以至一個人的任何東西傳送。他希望在秋天能造出時光機的原型,然後著手進行實驗。馬利特計劃在實驗中,用時光機傳送一個亞原子粒子。他認為激光束光環可以扭曲環內的空間,引力會迫使中子側向一邊旋轉。馬利特說若增加能量,另一個中子將會出現,這粒中子是第一粒中子由未來前來探訪過去的自己。
實驗時空穿梭理論上可行。看來似乎有些荒誕。但導致了這些科學家如此瘋狂的正是愛因斯坦的相對論給他們提供了理論上的支持。愛因斯坦在相對論中指出,在我們的宇宙之中,時間與空間是相互交迭的,當物體的質量與速度不斷增加,其存在的時間和空間也將隨之變化。以前一些實驗,亦證明了它的正確性,其中科學家利用一個粒子加速器把粒子加速到接近光速,便發現這些粒子要比在實驗室放著的其它粒子衰減的慢。
理論在愛因斯坦的相對論中提到了一種新的空間結構--四維空間,它在我們傳統的三維世界(即長、寬、高)之上又增加了一維(時間軸),傳統的三維空間論裏,我們可以給任何物質以一個相對參照係內的坐標,以表明它的空間位置。這是我們可以理解和接受的,就象理解長寬高一樣。但是在此之上再加一維,我們恐怕難以理解和接受。而愛因斯坦也沒有就此事留下足以讓人充分肯定的說明和“樣板工程”,而相反,他給我們留下了足夠的想象和探索的空間。在愛因斯坦的相對論裏,光速是一個非常重要的元素,質能轉換的公式,和尺縮鍾慢以及時光倒流理論等等,光速及其等量數值都有身影在其中。“當我們以接近光速的速度移動時,我們的標尺將會縮短、時鍾將會變慢”愛因斯坦在相對論裏為我們描述“當我們以光速移動時,時間將不再流動;而我們開始以超越光速的速度移動時,時光將會倒流!”
光速恒定和光速不可突破是相對論的基石,所以相對論本身否定了時空旅行的可能性。
發展史編輯自從威爾斯提出“時間機器”的設想以來,許多科幻作家都對超時間旅行這一題材感興趣。當然,除了威爾斯的啟發之外,還有很多因素促進了這類科幻作品在本世紀的繁榮。首先,愛因斯坦所提出的相對論根本改變了傳統的時間觀念,使人們意識到時間的非線性,懂得時間可以壓縮和延伸。天體物理學、物質結構學等領域的一係列重要發現,也推動著人類時間觀念的變革。
英國物理學家泰勒指出:“宏觀和微觀的時間概念是迥然不同的”;另一位物理學家弗裏特喬夫·凱普拉的解說更簡單——時間“在宇宙不同的部分,流速不同”。據說,在黑洞附近的瞬間,可能相當於地球上的萬古永世。由於我們居住的星球和宇宙其它地方存在不同的規律,可能還有複數的“時間”。這些見解,和科幻作品中對多時軌的描寫有密切關係。“時光倒流”,這種科學上被認為不可能出現、作為論據以否定物體可被加速到比光運動得還快的現象,則為科幻作家所津津樂道。
第一本時間旅行的小說,大概是馬克·吐溫(1835~1910)寫的《一個在亞瑟王廷的康州美國人》(AConniticutYankeeintheCourtofKingArthur,1889),故事是一個人在被擊昏後,醒來時已在古代英格蘭,還遇上了亞瑟王、梅林等人。這故事十分有名,造成類似的“回到過去”式故事風潮不斷,至今不少電視劇在沒題材時都會搬來再用,舊的比如MacGuyver(馬蓋先),新的如EarlyEdition(未卜先知、拯救未來),都幹過這種事。
當時,“前往未來”式的故事不受注目,直到H.G.威爾斯寫出《時間機器》(TheTimeMachine,1895),自從1960改編同名電影後,並將主角改為威爾斯本人之後,“威爾斯駕駛時間機器”的點子一直被重複使用,包括電影AfterTime(兩世奇人,1979,根據KarlAlexander於1976年同名小說改編),還有電視劇LoisandClarke:ANewofSuperman(新超人,1993~96)。在小說中,我們得到了一個關於時間旅行的定義定義。牛頓將時間比諭為“時間之箭”,隻有不斷前進。那麼什麼叫時間旅行呢?一般上,是“從當下的時間到達另一個不連續的時間”。《時間機器》的主人翁說:“時間與其他三個向度(長、寬、高)沒什麼不同,隻除了們的意識乃沿著它前進。”
(ThereisnodifferencebetweenTIMEandanyofthethreedimensionsofspaceexceptthatourconciousnessmovesalongit.)上,我們每一個人都是時間旅行者,不斷往“未來”旅行。接下來就讓我們看看由無數先驅者提出的各種理論吧。
其他理論編輯大崩墜宇宙自大霹靂創生之後,不斷膨脹,如果宇宙是封閉的(密度大於臨界密度),根據廣義相對論,膨脹將停止,並開始收縮,時空逆轉,於是一切發生過的事都會像倒帶一般重來一遍?答案是不可能,因為“時間之箭”雖然回頭,但一切條件經已不同。BlackHole(黑洞):根據相對論,宇宙中應有一種天體,連最高速的光線也無法自它的重力場逃脫。黑洞的超高重力導致了空間扭曲,它的出口可能是“白洞”,之間以“蟲洞”(wormhole)連係,而出口之外可能是宇宙的另一處,也可能是另一個“子宇宙”。小說“接觸”(Contact,1985,電影“接觸未來”1997)便是利用蟲洞進行宇宙旅行。如果黑洞中時間也扭曲了呢?於是,以黑洞進行時間旅行也不無可能。
連接黑洞與白洞的宇宙蟲洞圖
量子理論理論中,粒子有可能在有限機率下發生“穿隧效應”(Tunneleffect)或稱“量子跳躍”(Quantumleap),因而穿透不可滲透的障礙物。利用這個理論,美國電視影集QuantumLeap(1989~1993,不輸不知道怎麼翻譯)讓主角身體的粒子“穿隧”的機率增加,終於發生了時間旅行。
相對論愛因斯坦發表的相對論中,假設“光速絕對不變”,即使你的速率逼近光速,你所觀測到的光依然以光速進行,你絕對追不上它,因為你的長度變短了,你本身的時間也變慢了。因此,進行光速宇宙旅行會是永不回頭的時間旅行,就像電影“人猿行星”(PlanetoftheApes,1968。有重拍版)一般,太空人光速旅行了一段日子,地球卻已過了數千年。
相對時間時間單位是咱們人類劃定分割的,對宇宙而言並沒意義。當你命令時間機器“回去五月八日上午十一時正”,它會搞不懂,除非你要它倒數“回去一萬五千八百六十七秒”以前如此你需要一部能夠分隔“時間”(這裏指一個空間向度)的超級電腦,否則就隻好眼睜睜看它運算過熱而燒毀。如果要去未來呢?“前往六千秒後!”很好,當電腦帶你去到那個未來,你會發覺你的手表也正好走了六千秒。
時間因果論一切在瞬間中發生,又是在瞬間中過去的,真正的“現在”則是處於這兩著之間,這與我們生活中所說的現在是完全不同的,生活中所指的是在某一時段中的現在,比如“現在要好好讀書”之類的,(我現在在打這段文字)但是這並非真正意義上的現在...不知道你有沒有想過我們的一切是因什麼而起的?就拿我來說,我今天的這個時候為什麼會在打這段文字,你是否會想到這與我昨天有關?與我的環境有關?(環境也是造就了我想法的產生的原因)你是否會想到與我的父母、家庭有關?你是否會想到和我母親生我有關?再接著你會想到和我的父輩母輩有關?接著你會想到和新中國的誕生有關?......你會想到和我所知道的科學理論有關?然後你是否又想到和那些科學家有關?........你會想到與戰爭有關?你是否會想到和古代中國有關?你會想到和世界有關嗎?接著你是否會想到和人類的誕生有關?你是否會想到和生命的誕生有關?然後你是否又會想到和地球的誕生,太陽係的誕生有關?與銀河係的誕生有關?你是否會想到最終的原因--就是與宇宙的誕生有關?