2009年6月1日 星期一

美刊公佈時間旅行準則:"黑洞"不是時間機器

據美國《探索》雜誌報道,隨著新一集《星際迷航》影片的上映,時時旅行也再度成為人們談論的焦點。但《星際迷航》裏有關人類時間旅行的情節有不少互相矛盾的地方,事實上,時間旅行是有規則的,即使是虛構的作品,也應該遵循這些規則。



時間旅行並不是變戲法,它或許並不遵循現在的物理學定律,目前我們對它還不是太了解,但是我們清楚,如果時間旅行可以實現,那麼它一定必須遵循某些規則。有時候研究這些規則會非常有趣。因此如果你想創造一個可以展開時間旅行的虛構世界,下面的十一個規則你必須遵循。

1.不存在悖論

“不存在悖論”這是其他準則都必須遵循的一種規則。它不是對物理學的一種陳述,而是對邏輯學的陳述。在現實世界裏不存在真正的悖論。任何事情在不該發生的時候發生,或者在我們對這種自然規律不完全了解的時候出現,都會使它看起來像個悖論。組建虛構世界的自然規律不允許真正的悖論存在。

2。進行未來之旅非常簡單

我們一直在按照固定速度前往未來,我們前進一秒逗留一秒。你不久就能進入未來。你甚至能通過減少在世界上度過的時間,以更快的速度進入未來。例如你可以利用冷凍等科技含量較低的方法,也可以利用狹義相對論,或者以光速旅行。要清楚我們正在討論的問題是根據物理學定律什麼事情有可能發生,而不是討論什麼是正確的,什麼是可行的。

3.前往過去比較困難但是並非不可能

如果牛頓的絕對空間和時間是正確的自然描述,那麼我們只能說,前往過去是不可能的。但是根據愛因斯坦的彎曲時空(Curved Space-Time)宇宙論,各種事情的變通性更大。從個人的主觀觀點來看,人一直在向前行進,從學術上來說就是,你沿著類時曲線穿過時空。但是引力造成的大規模時空彎曲,會使類時曲線形成回路,換句話說就是,它們變成閉合類時曲線。

任何人從這樣的路徑上經過,都能遇到過去的自己。愛因斯坦證實了時間旅行是有可能發生的。但是,事實上要彎曲時空,讓它產生閉合類時曲線並不容易,沒有人知道能做到這些的方法,也不清楚這種情況是否有可能發生。不過有關蟲洞、宇宙弦和旋轉宇宙的想法已經迅速傳播開來。

4.時間旅行就像太空之旅

進行時間旅行就像進行太空之旅:你沿著一定路線運行,通過宇宙的特殊安排,回到更早時期。但是時間機器看起來並不像一個安著輪子的售貨亭,會在一段時間突然消失,又會在其他時間突然出現。它看起來可能更像一枚火箭。事實上,你的閉合類時曲線從地球開始,從沒離開路線的情況不太可能出現。

設想超智慧樹正在進行競賽,看誰在沒有行走能力的情況下,能利用抽象概念進行相互交流。它們可能會幻想自己在太空中穿行,它們幻想的“太空之旅”類似於心靈運輸(teleportation),這些探險樹消失在一團煙霧中,然後又在森林裏出現。但是我們清楚,從一點前往另一點的太空旅行是個持續過程,時間旅行就像這樣。

5.一起旅行一起變老

你會認為,如果你攜帶著一些鐘錶和其他東西進行時間旅行,那麼所有東西經歷的時間都將跟你經歷的時間一樣。尤其是你和鐘錶的時間都會及時發生改變。事實上你沒看到時鐘的指針向後倒退,也沒看到你的年齡在“變小”,而且你也沒發現自己又穿上了中學的衣服。你自己的時間觀念,受到大腦和身體裏的化學節奏脈沖和生物過程支配。這些過程和你的意識理解所產生的時間流逝的經歷,會伴隨著你和你的整個旅行。

6.黑洞不是時間機器

如果你不幸落入黑洞,它不會在改天把你“吐”出來,它根本不會把你“吐”出來。它會“吞掉”你,在這個過程中它會變得更大。如果黑洞足夠大的話,你甚至不會注意到你什麼時候越過事件穹界的極限點。但是,一旦你接近黑洞中心,潮汐力量就會牽引著你,起初很輕,但是,最後會把你撕開。這一過程的專業術語叫“spaghettification”。對想要成為時間旅行者的人來說,沒什麼好的值得推薦的策略。

蟲洞是穿過時空的隧道,原則上講,它可能與一些相距甚遠的事件有關,蟲洞是一種更有希望的選擇。蟲洞和黑洞就像是電梯和充滿蛇和毒樁的深井。與黑洞不同的是,蟲洞的問題是我們不知道它是否存在,或者甚至它們是否可能存在,或者蟲洞如何構成,以及一旦構成後又該如何保存它們。蟲洞應該能潰塌和消失,保持蟲洞打開需要一種負能量的形式。沒有人知道如何製作負能量,雖然他們偶爾會在這一概念中使用“外源物質”這個名詞,假設它存在。

7.發生了就是發生了

人們想要使用時間機器是為了進入過去,更改過去。但你不能。過去已經發生過了,它不可能不發生。你可能想知道什麼阻止你跳進時間機器,找到中學時的你自己,確認他們根本不該舉辦畢業舞會,讓你經歷各種恥辱。但是,如果你真的參加了舞會,那它不可能會改變。當然,這是假設進入過去是不可能的。但就算不是這樣,你也無法改變已經發生的事情,時空裏的每件事都會以特定的事情發生加以描述,那些事情被徹底“固定”在從前。如果你設法回到了你的中學時期,有些事情會阻止你做出改變,即使你付出很大努力。

8.元時間不存在

史上最真實的時間旅行影片可能是《回到未來》。在馬蒂·麥夫萊(違背規則6)改變過去的時候,未來也“瞬間”改變。這意味著什麼?時間測量時空中不同事件之間的時間間隔,並可通過時鐘度量。宇宙外界沒有時鐘,從這一點說,你能在過去轉悠,你就同時能影響未來,同樣,你的大腦不會改變去記住不同的事情,任何其他保持紀錄的裝置如日記或者錄影帶或者令人尷尬的性錄影也不會改變。這很讓人遺憾。

9.你不能回到時間機器建造之前

現在,在你坐著的特定位置,在你坐在那裏的時候,兩件事有一件真實的:時空中有一個閉合的類時曲線經過那一點,也可能沒有。如果他們創造了時空中他們不能經過的閉合的類時曲線,閉合的類時曲線不經過時空,那這一位置將永遠不會改變,無論聰明的工程師可能在未來做什麼。或者簡單地說,如果你建立了一個時間機器,未來旅行者回到那個時間或許是可能的,但是,沒什麼東西能幫你回到時間機器建造之前的時候。

10.除非你去的是一個平行的宇宙

我們假設的在量子力學的多世界中的平行宇宙為上面的一些規則提供了潛在的漏洞。根據多重世界理論,宇宙存在波函數的不同“分支”,可通過量子事件測量的不同觀察結論加以區別。在著名的薛定諤的貓的思維實驗中,在一個“宇宙”中那只貓是活著的,在另一個“宇宙”中貓死去了。一些富有想像的科學家,尤其是大衛·多伊奇認為,我們可把這一概念與閉合的類時曲線結合起來去假設進入不同宇宙的過去的旅行。如果時間旅行是不可能的,這一理論就是不可能的,但它不是完全荒謬。

如果你能在波函數的不同分支中旅行過去,那你就可考慮以自己一貫的方式改變過去,因為它不再是你真正的過去。在時間旅行的影片中,人們經常能往來過去,以決定性的方式改變過去,幾乎所有時間旅行的影片的看點都一定是沿著這些線索營造影片吸引力。但是,即使你能改變的想法只是過去的,所有的連續和敏感規則仍適用,沒有閃光,沒有消失,沒有未來的突然改變,也不會改寫你的記憶等。

11.儘管如此,你的“老”宇宙仍然存在

記住“不存在悖論”這個規則,沒有矛盾的地方。就算你有著中學時社會生活的不明智決定的記錄,那些決定是在中學時做出的,不可能沒有做出。即使你進入波函數的一個不同分支,你在這裡“安放”了自己豆蔻華年的某些明智經歷,你也只是在改變那個宇宙的歷史。你所在的宇宙依然存在,你的所有不良決定依舊完整無缺。這就是你在多元宇宙的生活。它留給未來學者在多元宇宙中沿著效用函數和道德兩難的路線寫博士論文。但這只是時間問題。

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