如何打造一臺時光機

程醉

自從1895年英國作家赫伯特·喬治·威爾斯的中篇科幻小說《時間機器》問世以來，和時光旅行有關的話題便被人們津津樂道，并且經(jīng)久不衰。那么，人類能否實現(xiàn)時空穿越，從而進行時光旅行呢？

什么是時空

在打造時光機之前，我們首先要了解時光的本身，搞清楚時間是什么。

當你愜意地沐浴著春日暖陽之際，是否想過這其實是8分鐘以前的陽光？因為要“跑”過從太陽到地球之間約1.5億千米的路程，即便是光，也需要大約8分鐘的時間。所以，我們看到的都是過去的太陽。

長久以來，人們普遍認為，如果我們這里現(xiàn)在是15點，那么月球上現(xiàn)在肯定也是15點，甚至全宇宙各處都是15點。但實際上，你是不可能把你的表對出宇宙標準時間的。

許多人都相信，時間流逝的速率是固定的，也相信全宇宙的時間都流動得一樣快。其實不然，時鐘在外層空間轉動得要比在地球上慢。注意：速率不等同于速度，速率是標量，它有大小，但沒有方向。

GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)之所以能發(fā)揮作用，全靠每天校準衛(wèi)星上的時鐘。時間并沒有絕對值，在不同的地方，快慢也不一樣。

因此，想進行時光旅行的人就必須拋開對時間的傳統(tǒng)看法，把時間當成一種維度。多數(shù)人以為我們生活在三維空間，其實我們生活在四維空間里，在普通三維空間的長、寬、高三條軸外，又多了一條時間軸。當然，要把時間視為維度，對我們來說并不太好接受。

簡單地說，我們和朋友約好在某個大廈的某一層見面，同時也必然約好了見面的時間。第四維的時間和其他三維空間緊密交織，物理學家給這4個維度起名叫“時空”。因此，準確地說，我們生活的宏觀世界其實是三維空間、四維時空。

現(xiàn)在，絕大部分科學家相信時間和空間一樣并非看不到，并且認為它們是可以拉伸的結構，甚至還可以打個結。如果真是這樣，那么時光旅行可能聽起來就不會那么虛無縹緲了。換言之，如果我們能夠找到操控時空結構的方法，那么就能實現(xiàn)真正的時光旅行了。

速度時光機

我們大多數(shù)人生活在正常的時空中，但絕非危言聳聽的是，在我們之中已經(jīng)有時光旅行之人的存在了。實際上，國際空間站和中國空間站上的航天員，都已經(jīng)展開了步入未來的時光旅行。

你肯定會好奇，他們是如何做到進入未來的呢？

他們主要依靠的就是速度。空間站繞地球飛行的時速超過27000千米，有人曾經(jīng)在國際空間站里生活了數(shù)百個日夜。他們在返回地球的時候，大約已經(jīng)向未來邁進了1微秒，也就是百萬分之一秒。因此，我們也可以把宇宙飛船看成是一臺時光機，它超快的行進速度能夠將時間放慢。

那么，時間能否被操控呢？

科學家假設在汽車的儀表盤上放一個里面有光在垂直上下移動的“光時鐘”，而當車經(jīng)過時，路人看到的光時鐘里的光則是在呈對角線移動。因此，從車外看過去的人看到的光線移動距離更長。但是，對車里和車外的人來說，光速都沒有變。時間等于路程除以速度，所以坐在車里的人度過的時間比較少。換句話說，對高速行進的人而言，時間過得比較慢。科學家把這種現(xiàn)象稱為“時間膨脹”。

歐洲核子研究組織的全球最大粒子加速器位于瑞士日內瓦，近半個世紀里，來自全球80多個國家的科學家在這里研究、實驗時光旅行。目前，他們發(fā)現(xiàn)了一種有用的時光旅行粒子，叫作“介子”。這種高能量的粒子來自宇宙射線，它不斷“轟炸”著地球的大氣層，但它的壽命只有約百萬分之一秒。

科學家利用粒子加速器推動介子，使它的速度接近光速，它的壽命也會因此而加長。也就是說，介子所對應的時間越走越慢，而加速器外面的時間仍然和往常一樣。從某種意義上來說，介子就已經(jīng)進入了我們的未來。

但是，用速度來打造時光機仍然充滿障礙。原來，質量都對應一定的能量，當物體的動量增加時，其質量也會隨之增加。一個物體如果以接近光速運動，增加的質量將會接近于無限大。比如，介子以接近光速的速度運動時，其質量是靜止時的7000倍以上。

因此，能量是我們進行時光旅行的最大絆腳石之一。簡單地說，目前我們還無法讓一個人類大小的物體以接近光速的速度運動。即便是用盡地球上已知的全部能量，我們也無法讓一枚火箭以接近光速的速度行進。

重力時光機

天無絕人之路。我們當然還有另外一個辦法來實現(xiàn)時光旅行，并且這種方法不但能夠帶人進入未來，還能帶人回到過去。科學家公認的在時間中躍進的方法，除了依靠速度，就是依靠重力了。

簡單地說，重力證明了質量是如何彎曲（或者說扭曲了）時空結構的。假設一個物體的質量大到可以和恒星、黑洞抗衡，它就能大大彎曲時空。物體的質量越大，沖擊或彎曲時空結構的效果也就越大。哈勃太空望遠鏡拍到光線經(jīng)過銀河時，其路徑會彎曲，從而也證明了質量可以讓時空彎曲。而時空的彎曲將幫助我們打造時光機，因為當重力彎曲了時空，它對時間的流逝就有了實際的影響。

摩天大樓一樓的時間就過得比頂樓的要慢一些。因為越接近地球表面，重力越強，時空就越彎曲，而時間也就過得越慢。雖然這是很微小的差別，但如果你在頂樓站上100年，那么你的表就會比一樓的表多跑十萬分之五秒。所以，從某種意義上來說，地球本身就是一臺時光機。

如果我們把場景換到太空，這種影響就更大了。在距離地球很遠的軌道上，時間流逝的速度和地表有所不同，這一點對全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)很重要。我們必須讓地面和衛(wèi)星的時鐘保持同步，這些系統(tǒng)才能正常發(fā)揮作用。又因為衛(wèi)星所在的重力場較弱，它那里的時間過得比較快，一天會相差約50微秒。如果我們不去校正，不考慮時間流逝的速率差，衛(wèi)星導航就發(fā)揮不了作用。

地球的重力及其對時空造成的扭曲程度并不足以幫助我們回到過去，但宇宙中有些地方的重力已經(jīng)大大扭曲了時空。時空多數(shù)呈平面，不過在黑洞中就會劇烈彎曲。黑洞的引力能夠延伸并彎曲周圍的時空，使其成為無比深邃的錐形洞。由于它的重力如此強烈，因此在黑洞中的時間會大大減慢。

對想進行時光旅行的人來說，進入黑洞或許是實現(xiàn)愿望的一種方法。但是，在黑洞中你一定會碰上奇點，它是黑洞中密度最大的一點。因此，你會在奇點被壓得粉碎。

不過，很快科學家又發(fā)現(xiàn)了宇宙弦，這是一種假設的宇宙大爆炸時形成的細而長且能量高度集聚的管子。據(jù)推測，1米長的宇宙弦的質量就要大過地球，因此它也能讓時空產(chǎn)生扭曲。所以，如果有兩條無限大的宇宙弦相對而過，就可以制造出時光機。科學家假設有一艘超過光速的宇宙飛船，在兩條宇宙弦周圍繞行，那么它就能趕在自己出發(fā)前回來。

但是，按照現(xiàn)在的宇宙弦理論來看，要想回到1年前，大約需要半個銀河系的質量。而要操控如此大的質量，勢必要有主宰整個銀河系能量的能力才行。

時光旅行的各種理論看起來似乎都荒誕不經(jīng)，但一個多世紀以來，科學家們融合了知識與想象，試圖證明時光旅行將會發(fā)生。有人或許只去過微秒后的未來，但研究時光旅行的科學家仍然在繼續(xù)前進。

因為，每一次巨大的冒險，實際上都開始于最初的一小步。

（責任編輯：白玉磊）