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第一个时间旅行者
当大陆和海洋在宇航员谢尔盖·克里卡廖夫身后越来越远之时,我们很难知道他的感觉.他1 958年出生于彼得格勒（今天的圣彼得堡）,这一年是斯大林死后的第5年,当时的苏联社会很不稳定、动荡不安.当他从宇航轨道上往回看时,他的祖国又有新的变化了.克里卡廖夫1 991年离开了苏联,也离开了地球,到和平号空间站生活了10个月,1992年3月他重返地球.在他离开的那段时间里,那个社会主义国家已经土崩瓦解.从此他被称为“苏联的最后公民”,他也是人类历史上最伟大的时间旅行者.之后克里卡廖夫又继续数次登上太空船,到达国际空间站,当2005年第6次太空旅行结束时,他已经累计在太空中停留了803天9小时39分钟,这是一项纪录.正是在这几次以每小时28000千米的速度环绕地球的过程中,他进行了时间旅行,到达了未来.在太空旅行结束时,他会比一直待在地球上年轻0.02秒.作为时间膨胀的结果,他到他自己的未来旅行了0.02秒.1905年阿尔伯特·爱因斯坦在狭义相对论中第一次预言过这一现象.
光速——到达未来的船票
在爱因斯坦突破性理论发表之前的几十年,人们已经认识到光的奇特之处.我们现在知道真空中光速是每秒299792458米,无论以什么方式观察到的光速总是固定的.换句话说,来源于运动物体的光与来源于静止物体的光的速度是一致的.
当爱因斯坦意识到光速常量对时间本身所具有的意义时,一场革命来临了.如果观察者们必须承认光速恒定,那么一个协调的方法就是他们认定的时间一定是不一致的.其结果是两个观察者以相对速度运动,时间对于他们来讲是不一致的.一个人若以相对其他人恒定的速度运行,时间于他而言是如同爆米花一样逐渐“膨胀”的.我们日常生活中体验不到这种膨胀,是因为在速度很低的情况下这种膨胀效果是非常微弱的.如果不是这种效果微弱,那当你坐上六小时的飞机飞越大西洋,你将会比地面上的人衰老的速度慢很多.
正常生活中的这种膨胀很微弱,但以卫星和空间站在轨道上的运行速度而言,这个效果可能就会非常明显了.所以通向未来的时间旅行很简单,你不用真的走得特别快.以光速的99.9999%旅行1 0年,你将会在大约公元后9000年回到地球.在位于瑞士日内瓦附近的CERN（欧洲核子研究中心）,粒子加速器已经帮助人类将微小的亚原子加速到光速的99.9999999999874%.通向未来的时间旅行已经不只是一个科学问题,更是一个技术问题,即研发硬件以加速更大质量的物体,如人体,从而达到实现爱因斯坦的时间膨胀理论所需的极速.
虫洞——返回过去的钥匙
回到过去的一个可能的方法是穿过虫洞.想象一张纸片,如果你想从顶端走到底端,你可能认为需要走完一端到另一端的全部路程,但是如果你把这张纸对折起来,那么出发点和终点就重合了,这时你只需要在两端之间挖一个洞,走过纸张厚度的2倍距离,穿过这个洞就从一端到达另一端了.
科学家们知道,巨大的质量会使空间弯曲,根据爱因斯坦著名的方程式E等于mc2（E代表能量,m代表质量,c代表光速）,能量和质量有关,这意味着能量也能够弯曲空间.物理学家猜想,巨大的质量可以让相距甚远的两个空间弯曲到能产生一个相似的捷径一虫洞.虫洞的开口处称为出口（入口）,两口之间的通道是喉咙,那么一个虫洞就像是有着两张嘴巴和一个喉咙的怪物.
人们至今尚未发现真正的虫洞,虽然科学家们相信随时都有微小的虫洞产生并转瞬即逝.这种微小的虫洞在最小单位的层面上,比原子还小几百万倍,空间变得怪异,成了物理学家称之为“量子泡沫”的形式.这种泡沫与大自然有一个叫作“海森堡不确定性原理”的借贷合同,规定了想借多少能量就借多少,只要保持借来的能量与借用的时间相乘的结果始终一致.这意味着你可以长时间借用少量能量,或者短时间借用大量能量,一个短时间内的巨大能量才有能力产生一个极小的虫洞.
问题是这些虫洞是“虚拟的”,因为不能拖欠巨大的能量”债务”,它们几乎是一出现就消失了.这种虫洞无法在空间旅行,更不要说时间旅行了,除非我们能替虫洞偿还“债务”.在未来,科技发展了,我们能够独立制造出一个这样的虫洞,然后给它灌注满满的能量,符合借贷合同的条款,这样就能穿过时光隧道,回到过去.你甚至可能有办法给你自己送上一份圣诞礼物,然后看着你自己打开包装.
对于这么一个特别的圣诞节,我们可以大胆假设,比方说,到2100年,我们不但掌握了接近光速旅行的技术,而且还能够创造虫洞.虫洞的入口是地球,出口是位于4.2光年外离太阳最近的恒星,即比邻星.光是宇宙间运行速度最快的,如果按传统路线旅行,也需要至少4.2年时间.但是通过虫洞这一捷径,人类可以把距离缩短到几秒钟之内就完成旅行.
21 00年1 2月15日,一架宇宙飞船从地球起飞,以光速的99.5%进行一次往返5光年的太空旅行.附着在飞船背上的是虫洞的地球入口.由于飞船速度稍慢于光速,5光年的行程实际上需要5年零1 0天,虫洞入口于21 05年的圣诞节那天回到地球,你立即跳了进去,那么你什么时间出会现在比邻星上？任何一个放在虫洞喉咙里的钟由于飞越空间都会经历时间膨胀,以光速的99.5%运行,虫洞里只过了6个月的时间,而从地球上的视角看,往返则需要5年.这意味着虫洞内的日期是2101年6月1 5日,在最初离开地球之后只过了6个月.因为虫洞的喉咙相对于比邻星的虫洞出口没有移动,那里的日期也是一样的.你在21 05年的圣诞节进去,2101年6月15日出来,成为历史上第一个通过时间旅行回到过去的人.
然后你跳进一艘宇宙飞船返回地球,走的是传统的没有虫洞的路线,速度为光速的99.5%将近4年零3个月后,经过4.2光年的旅程你在2105年9月初回到地球.回来的时间比你跳进虫洞的时间早3个月,所以跳进虫洞前,你有充足的时间来挑选一件完美的圣诞礼物送给你自己.
这种时间穿梭机可以帮助回答一个关于时间旅行的令人不安的问题：为什么不会涌现大批时间旅行者？如果21 00年真的发明了时间旅行,你可能会以为那时的时间旅行者想要回到过去的时间去度假.然而人们不会坐在家里看一部第二次世界大战或刺杀肯尼迪的纪录片,而是能够真正回到20世纪40年代的伦敦或60年代的达拉斯,亲临事件发生的现场.所有历史大事件的影像都突然多出了许多未来的人潜伏在背景里.但是我们看不到这些,一个显而易见的原因可能是在未来的时间里根本没有发明时间旅行机器,或者说,发明了回到过去的时间旅行机器,但是用的是上面讲到的虫洞方法.在这种情况下,在虫洞创造之前你还是无法回到过去,迄今为止人类还没有创造虫洞,所以我们看不到真正的时间旅行者.
可以很肯定地说这种回到过去的时间旅行不会很快发生,因为很大程度上时间旅行还只是一种推测,而且需要技术上巨大进步的支持.但在目前看起来并没有哪一条现有的物理学法则能阻止回到过去的时间旅行.实际上时间旅行是令人难以置信,而不是难以实现,也就是说,这是科学研究的一个活跃的领域,学术界认可时间旅行在理论上的可能性,并以我们所知的物理学原理为指导推进研究的进展.但是,也有物理学家对回到自己的过去感到特别不舒服,万一你不那么大方,没有送给你自己一份精美的圣诞礼物,而是在他们（你）有机会跳进虫洞之前,朝着另一个版本的你的胸膛开呢？已经死亡的他们（你）就再也不可能跳进虫洞,到达比邻星并返回地球朝自己开,那么开的那个人是怎么到达那里的呢？这种自相矛盾的情况只是回到过去的时间旅行的众多问题之一,所以期望同自己共进晚餐的人们还需要耐心地等待很久.不过,快进几个世纪,去看遥远的未来或许并不是那么痴人说梦.实际上,旅行到未来可能是找到今天的科学家面临的最大难题的答案的唯一希望.
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