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时间机器研究在中国

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2014-05-12

戴维斯认为,相对论允许在过去的时光中旅行。因为对于广义相对论来说,时空可以被弯曲到与其自身联接的地步,因此可以在时间和空间中创造封闭曲线。并且,第一个勾划出封闭时间曲线的人就是爱因斯坦的朋友、奥地利数学家库尔特·戈德尔。1948年,戈德尔提出了爱因斯坦引力场方程的一个描述旋转宇宙的解。在这个宇宙中,一名宇航员可以在太空中旅行来实现回到过去的目的。这是引力影响了光的结果。宇宙的旋转导致光(因而也包括事物之间的因果联系)被拽住并环绕在它的内部,这使得一个处于封闭环内的实物可以在空间的闭环中移动,同时也在时间的闭环中旅行,而任何时候都不会相对邻近的粒子超光速。戈德尔的解释被当作数学上证明了在时间中逆行并不违背相对论。的确,他在计算相对论中关于引力场的方程式时,发现在空间中可以找到一条通向旋转着的宇宙的螺旋体轨道。

这就是说,爱因斯坦的相对论允许时空旅行发生在特定的时空结构里,如一个旋转的宇宙,一个旋转的柱体,以及非常著名的虫洞——一条贯穿空间和时间的隧道。只要能够建造一个稳定的虫洞,就可以跨越时间和空间。但在霍金的《时间简史》里,解释虫洞是连接宇宙遥远区域间的时空细管,它可以把平行的宇宙或者婴儿宇宙连接起来,并提供时间旅行的可能性。而黑洞是时空的一个区域,那里引力是如此之强,以至于任何东西,甚至光都不能从该处逃逸出来。因此,在戴维斯的计划里,建造一个虫洞要分3步:第一步,寻找或建立一个虫洞,开辟一个隧道用来连接太空中两个不同的区域。第二步,使虫洞稳定下来。由量子产生的负能量,虫洞便允许信号和物体安全地穿越它。负能量会抵制虫洞变为密度无穷大或接近无穷大。换句话说,它阻止了虫洞演变成黑洞。第三步是牵引虫洞。一艘具有高度先进技术的太空船将虫洞的入口互相分离开。如果两个端口都放置在空间中合适的地方,那么时间差将保持恒定状态。假设这一差值是10年,一名宇航员从一个方向穿越虫洞,他将跳到10年后的未来,反之,宇航员若是从另一方向穿越虫洞,他将跳到10年前的过去。

假如技术上的诸多难题都被克服了,时间机器的生产将会打开充满悖论的潘多拉盒子。但对于此,戴维斯说:“我本人不打算把我描述的时间旅行和其它控制自然的行为区分开来。所有的技术都在以某种方式干预自然。在一些科幻小说里,有人通过回到过去而改变了现状。这种事出现在小说里当然无伤大雅,但如果发生在现实中会带来严重的伦理问题。谁给你回到过去改变历史的权利?”

二、人就是一种时间机器

人类本来是想要自由地到未来或过去中去,所以才想到时间机器的,想到物理学界称之的超光速粒子;现在美国和中国一些人正进行着寻找超光速的研究。但是,这种奇妙的粒子的能量的平方是负数,用数学表述的话,能量(或质量)是虚数,的确是个难以理解的值。如果把超光速粒子设想为摩尔斯电码,明天的信息就可以在今天获得,这在电脑的赛博空间里并非奇妙的结果。遗憾的是,人类发现虚数以来,分不清它是在点内还是在点外,从而也认识不到光速是自然内禀的,而把光速混同于声速一样。李国材教授即如此。现为美国加利福尼亚大学教授的卢嘉,是卢鹤绂院士的孙女。她说卢鹤绂院士1995年发表的《对马赫原理的一个直接检验》论文,不是在否定爱因斯坦相对论的基础上提出来的,而是在肯定爱因斯坦相对论的基础上提出了新的问题。即:爱因斯坦相对论在地球邻近的地区是可以适用的,扩展到宇宙是无法适用的。卢鹤绂的儿子卢永强也认为父亲的论文,“是根据由光子的惯性运动引起的横向多普勒效应,对照美国物理学家Ives和Stilwell的实验数据,经过周密的计算,得出二个重要的结论: (1)横向多普勒效应在宇宙空间是各向异性的。 (2)光子的惯性属性是由整个宇宙结构所决定,是符合马赫原理的。而以一种直接的方法检验了马赫原理的正确性。这种检验是对爱因斯坦理论的一个严肃的挑战。”

马赫原理对爱因斯坦相对论的建立是产生过重要的影响,然而,相对论却超越了马赫原理,因为马赫原理的整体决定性在广义相对论中只保留整体的局部性,即广义相对论是一种转座子学说,是一种球面或平面拓扑的局部论,不是整性的环面拓扑学说,所以卢嘉说爱因斯坦相对论在地球邻近的地区是可以适用的,扩展到宇宙是无法适用的,却只说对了一半。因为一半是留给狭义相对论,即正是光子的惯性属性是由整个宇宙结构所决定。所以马赫原理的整体决定性才是光速的内禀属性,即光速实际上是一个无法逾越的极限,而与其它物质属性无关,它是马赫原理的整体决定性的充分表现。光线因宇宙的整体决定性导致光环绕在它的内部,使其处于空间的闭环中移动就是证明。其次,相对论扩展到信息空间也是无法适用的。由此看来,超光速是计算出来的,一些问题的提法,如现实中超光速粒子究竟是否存在?能否使远去的超光速粒子“向后转”折返?如果能,折返回来的结果会不会产生什么特别现象等研究,说明人类的数学还停留在分不清虚数是在点内还是在点外的困境。

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