關于世界線的理論,蘇源他們接觸久了也了解得差不多。
而時光機的制造原理,蓋亞的資料庫中并沒有過多提及,可能是因為它只是一臺宇宙穿梭機的緣故。
不過這些難不倒高峻和夏琳扉,有了大致的輪廓,細節方面的填充相對全然未知的狀態來說已經有了嶄新的天地。
高峻看著坐在下面聽講的蘇源和際葉皓,猛然升起一股成就感,在黑板上寫了一個“1”。
他清了清嗓子道:“按照狹義相對論的觀點,運動的物體時間要比靜止的物體時間走得慢,科學家對它的解釋是因為時空是一個整體,當兩個物體靜止在同一個地方的時候,它們只在時間軸上運動,且運動進度相同;而當一個物體靜止只在時間軸上運動,另一個物體既在空間中運動,又在時間軸中運動時,靜止物體在時間軸上的運動要比運動的物體快。”
“由此有人提出了第一類構想的時光機,假設發明出一個可以高速運動的機器,將其中一個人以極高的速度送出地球,經過運動之后再回到地球,他會發現自己回到的是地球的‘未來’。”
“舉一個恰當的例子,假設有一對雙胞胎A和B,當他們二十歲的時候,將A留在地球上,B搭乘高速運動的物體到宇宙中繞一圈,回來時,由于B的速度流逝得要比A快,所以B才30歲,而A卻已經50歲了,相對于B而言,他用了十年的時間來到了地球的三十年后。”
“這相當于是一種單向的低級時光機。”
高峻剛剛說完,夏琳扉對著蘇源笑了笑道:“但這里就涉及到一個重要的爭論。那就是雙生子佯繆!”
“雙生子佯繆認為:站在B的角度,假設地球靜止不動時,他的確高速運動了一圈,但問題是,如果假設B是靜止不同的,反過來卻是地球和A在高速運動,這其中就有矛盾了,前一種說法。運動的B應該比A年輕,而后一種說法,運動的A應該比B年輕。”
“這個爭論一直持續了很長時間,直到現在還有人無法理解這個現象。但實際上呢,雙生子佯繆是對相對論的一種錯誤理解造成的。”
高峻道:“相對論重要的就是‘相對’兩字,相對于自身而言。他們自身并沒有感到時間的流逝有什么不同,選擇參考不同,這才有了差別。也只有他們見面那一刻,這種比較才會有意義。B相對于A和地球高速運動這是最好理解的,因為人為的操作就是這樣。”
“但實際上,無論選擇A作參考,還是B作參考,最終的結論都是一個,B比A年輕!”
這時高峻在黑板上畫了一個時空圖,將A與B在四維空間中的運動畫到平面時空圖中。
“你們看,如果假定B始終是靜止不同的,在B遠離地球。即地球遠離他運動的時候,他看到A比自己要年輕。自己衰老得快!接著B開始拐彎回來,即地球開始拐彎,就是在這個拐彎的過程中,他突然看到a發生了驟然衰老,接著地球不斷靠近他,他看到A又比自己衰老得慢。兩人相見,結果是自己依舊比A要年輕二十歲。”
“選用不同的參考系在時空圖中進行世界線的描繪,最后的結果都是B比A年輕。所以雙生子佯繆實質上就是源自對相對論的錯誤理解。”
“另外在廣義相對論中,除了運動的物體時間流逝不一樣外,引力的作用也會造成時空的扭曲,引力大導致空間扭曲厲害,時間走得慢。也就是高空的物體比地面的物體時間走得快,那么延伸到黑洞邊際,那里的時間應該慢得無法形容了。”
“如果b乘坐的飛行器不光高速運動,還到黑洞邊上繞了一圈,那么他能夠到達地球未來的時間跨度也就越大。”
黑洞是宇宙的怪胎,黑洞內部,已知的物理法則幾乎都是失效的,就連空間的概念也沒有意義。說黑洞小,那是站在黑洞外面,從我們的宇宙尺度來說它,然而實際上,黑洞內部到底有多大,因為空間法則不同,也就無法比較黑洞與我們所在宇宙的大小。
事實上黑洞的半徑r也并非空間上的尺度,而是時間軸!換言之,假如黑洞是一個標準的球體,它的整體便是視界通往中心“奇點”的漫長時間投影,內部的時間與空間定義正好對調。這里與本文無關,不再贅述。
夏琳扉搖了搖頭道:“但是無論是高速運動的物體還是繞黑洞運動,或者兩者結合,它們都是通往未來的單向時光機,而且能夠跨越的尺度也很有限。這類低級的時光機沒有太大實際意義。”
高峻在黑板上寫了一個“2”,說道:“與愛因斯坦同時期且是愛因斯坦好友的數學天才庫爾特.哥德爾曾提出一個構想:他認為如果時空是螺旋狀彎曲的,并且時空的中部有一條軸線,當時空圍繞這條軸線旋轉時,假如你能設法保持不動,那么你就有可能前往時空的任意時間和地點。”
“但現在科學家們認識到,宇宙時空并不會圍繞著軸線旋轉,哥德爾的想法不可能實現。”
接著他寫了一個“3”。
“現代物理學家弗蘭克.提普勒教授提出:我們不能讓宇宙旋轉,但我們也許能在小范圍內做些嘗試,只需要創造出一個相對小型的旋轉柱體,柱體以接近光速進行旋轉,這時柱體周圍的時間和空間會受其影響纏繞在一起,空間會變為時間,時間會變為空間,(類似黑洞內部時間軸、空間軸交換),就可以在旋轉柱體內部產生時間通道,當人們靠近柱體并圍繞它旋轉就可以穿越時空。向下旋轉時回到過去,向上旋轉時抵達未來——由此他還曾設想寫一篇《旋轉的柱體與總體因果關系的破壞》的論文。”
“這是近代最有開拓性的時光機理論,但很可惜。這也是不實際的,那篇論文也沒有寫出來。”
夏琳扉的任務就好像專門是為了否決高峻舉例的構想一樣,前面兩種構想都被否決,這第三種也不可避免。
她說道:“打破時空需要的旋轉柱體將是無限大的柱體,難度堪比創造宇宙。于是就需要嘗試將柱體結構縮小,但提普勒發現那也不可能,因為當你試圖制造時間機器時,你會發現在時間機器形成之前你會在時間和空間上扯出一個洞。創造出一個奇點,需要將整個宇宙的質量灌輸進去,那就是創造一個宇宙了。”
“第四種,也就是科幻小說中常常用到的蟲洞概念!”
蟲洞有兩種,一種叫洛倫茲蟲洞,另一種叫歐幾里得蟲洞。前者是可以通過的時空隧道。它是真實的存在一個長期管道,可以通過它前往其它宇宙或者在本宇宙中跳躍,甚至前往過去與未來。
在宇宙學家的構想中。初期宇宙具有許多天然的洛倫茲蟲洞,也有許多連接母宇宙的管道,但這些蟲洞都是衰亡、封閉的,已經很難再為人類利用,即使宇宙中現存的洛倫茲蟲洞,也小得只夠粒子通過。因此科學界對這種蟲洞比較悲觀。
而歐幾里得蟲洞,它是瞬時通過的蟲洞,一進洞口就到了出口,不過它的出現存在太多不確定性,很難為人類掌握。
夏琳扉道:“物理學家提出:在量子層面如果存在蟲洞。我們需要用負能量將其擴大到足夠大,撕開時間和空間。負能量會阻止引力毀掉蟲洞,但需要的負能量不是現在人類能夠創造的。”
“第五種時光機構想,宇宙弦理論:宇宙中存在著橫穿宇宙的能量細線——宇宙弦,理查德.戈特認為以極強的引力環繞宇宙弦足以創造出時空隧道。”
“但是當兩根宇宙弦高速靠近時可能會產生黑洞,另外你想回到一年前,需要的質量是銀河系一半質量。所以也是不切實接的。”
“介紹了那么多。有實際一點的構想嗎?”
蘇源看了看寫滿字的黑板,十分好奇地問。
“有!”高峻點了點頭,“地球上有一個運用量子非定域性的設想,利用量子的非定域性(量子糾纏)向過去發送信息,這方面也是蓋亞的家鄉所使用的方法。”
所謂量子的非定域性,就是處在糾纏狀態的兩個量子存在跨地域交流的特性,它是量子糾纏態的一個表現。兩個處于糾纏狀態的量子,無論它們相隔多么遠,只要一個量子發生狀態改變,另一個與之糾纏的量子必然隨之發生改變。這種改變是瞬時的,無視距離的信息傳遞。有人認為它超越了光速傳遞而認為它不可能存在,然而實際上這種現象確實存在。
就好比A與B是母女,女兒B在美國產下一個孩子,在B成為母親的瞬間,遠在中國的A立刻升格為外婆,這方面不需要B打電話過來A才會成為外婆,而是瞬時的。
“處在糾纏狀態的量子A和量子B,如果A處在地球,B處在月球,當人為改變A的狀態時,月球上的B在同一時刻也會做出相應的改變。它們的信息傳播超越光速。”
“通過這個原理,具備向過去發送信息的條件,這就是在量子領域打破事件的因果性……”
“向過去發送信息,這可能嗎?”
蘇源臉上滿是不相信,信息通信怎么著都是接收的時間晚于發送的時間,向過去發送信息,豈不是先接收到,然后再發送嗎?
在她的傳統意識中,似乎根本沒有手段做到這一點。
“不,這是可以做到的。”
這回夏琳扉沒有否決高峻提出的構想,而是表示了認同。
“我們地球上有些實驗的結果暗示了這種可能性的存在,而且蓋亞的家鄉,已經證明了它的正確性,并且用它制造出了能夠在同一條世界線里穿梭的‘一代時光機’。”