时空穿梭机的原理(时间旅行的悖论我们无法造出时空穿梭机是时候该醒醒了)

Posted 2023-05-28

篇首语：一知半解的人，多不谦虚；见多识广有本领的人，一定谦虚。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了时空穿梭机的原理(时间旅行的悖论我们无法造出时空穿梭机是时候该醒醒了)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

时空穿梭机的原理(时间旅行的悖论我们无法造出时空穿梭机是时候该醒醒了)

已经2023年了，时间旅行怎么还没有出现呢？是我们的科技发展太过落后？还是我们的想象力太过超前？我们这一代还有机会看到时间机器的诞生吗？

最近诺奖得主乔治·斯穆特分享了部分相关研究的进展，很不幸的，我们实现时间旅行还有很长的路要走。但如果它真的实现了，我们现在的时间还有意义吗？

时间穿梭悖论

假设你是一位多年之后出生的幸运儿，可以驾驶时间机器前往各个时间，你是否会提早回到2023年，将未来先进的技术带来2023年呢？如果你把技术带过来，说不定时间旅行就能提早实现，而你也不会是第一个穿越回来的人，甚至你都不一定会出现。那么时间旅行的机器还会出现吗？

这就如同我们熟知的“祖父悖论”，在1943年法国科幻作者赫内·巴赫札维勒所著的小说《不小心的旅游者》描述的那样：一位时间旅行者穿梭回自己父亲出生前，将自己的祖父杀死。祖父的英年早逝使得穿越者的父亲未能降生，自然也就不会有穿越者出现在这个世界上。那么也就不会有他自己穿越回去杀掉自己的祖父。至此，悖论产生了：他到底有没有杀掉他的祖父？这个世界到底有他的存在吗？

时间管理局

之所以这样的悖论目前尚未出现，会不会是因为有一个神秘的时间管理机构？管理着这群时间穿梭者，规范他们的行为，让他们不会对我们的正常生活造成实质性改变？

这样的“时间管理局”在文学影视作品是个很不错的题材，但是经不起逻辑上的推敲：如果真的有时间管理局，他们又是如何运作的？他们又该如何评判哪些行为是“真实的历史”，哪些行为是“不应该存在”的举动呢？如果他们出错了，人类历史会被改写吗？更基本的问题是，谁会来出资支持这样的部门运作呢？管理者是否会存在私心，将历史引向有利于自己的方面呢？

种种思考都会让我们明白：最大的可能是

世界上无法造出时间旅行的机器！

真的无法造出来吗？科学家们就没有为止努力，或者做出尝试吗？当然不是，科学家们在这一方向上进行了大量的探索和研究。

1940年，来自奥地利的逻辑学家、数学家、哲学家库尔特·哥德尔移居美国，任职于普林斯顿高等研究院。在这里他认识了爱因斯坦，并且成为了很好的朋友，在学术上两人也有着密切的配合。

爱因斯坦1915年在广义相对论中定量描述引力、时空和物质的统一性的方程，等式左边表达时空弯曲的情况，右边则表达物质及其运动。该方程把时间、空间、物质、运动四个自然界最基本的物理量联系了起来，是一个非常重要的方程。但它是个二阶非线性偏微分方程组，想要找到这个方程的解非常苦难。

而哥德尔就找到了爱因斯坦场方程的一个解，通过这组解，我们可以得出结论：如果宇宙是旋转的，那么它会长生封闭类时曲线，它的轨迹可以在时间上转弯，回到过去。

这无疑预示着时间旅行的可能性，为此，众多科学团队前赴后继投身到该研究中去。包括本文开篇提到的诺奖得主乔治·斯穆特，他所带领的团队经过长期观察发现：宇宙几乎没有发生旋转！在整个宇宙生涯，它的旋转不超过四分之一圈！

这样的结果是令人沮丧的。但这样的结果尚不足以证实该哥德尔预言的失败。有可能是宇宙真的没有旋转，也有可能是我们目前所掌握的观测手段和能力尚不足以发现它旋转的迹象。

“空间沿着平面展开，而时间则沿着垂直方向发展，在该系统中，没有出现任何闭环。” 乔治·斯穆特这样说，“因此时间旅行极不可能发生！”

当然，科学家们从不会轻易把话说死，我们还是有机会的，只是条件有些高：找到有效质量为负的材料、违反广义相对论中的强等效原理、找到时空中的巨大缺陷、找到大曲率物体。

曲率驱动器

一位来自墨西哥的科学家亨克伯里发明了一个满足广义相对论的驱动器，但这个驱动器尚处在理论阶段，因为它的运作需要大量能量。该驱动器的原理就是把空间集中起来，运动的物体向前移动时就可以穿越大量空间，然后再把刚刚集合的空间放回原处，就实现了时间穿越。

举个更形象的例子：一名运动员进行百米跑步，他很难在10秒内跑完从起点到终点的距离。如果我们把跑道空间压缩到50米，那对于这名运动员来说，只需要在10秒之内跑完50米就可以了，这项挑战就很轻松了。

假设他7秒就完成了这项挑战，此时我们把之前折叠的跑到空间重新释放回100米长，此时，这名运动员又出现在了跑道上50米的位置，他算不算回到了过去的一个时间点呢？这在某种意义上的算不算时时间穿越呢？

如果我们把运动员换成一艘飞船，把跑道放大到太空中，这艘飞船追着一束光前进，它的速度已经十分接近光速了，但仍然赶不上光的速度。此时我们把它面前的空间进行压缩一倍，在同样的时间内，它前进了原来两倍的距离，终于超过了那束光的传播距离，那这算不算超越光速呢？

曲率飞船

这就是传说中的可以超越光速的“曲率飞船”。

在著名科幻小说《三体》中，作者刘慈欣就有类似的描写，女主角程心就是驾驶着人类唯一一架曲率飞船逃离了被二维化的太阳系，走向了宇宙深处。

有人可能回反驳：你这不讲武德啊！凭什么只有你的空间被压缩，光的传播却还要沿着原来的距离前进呢？

制造曲率泡

其实，相较于这点疑问，我们更应该质疑的是：我们如何把空间集中起来？这需要消耗巨大的能量。按照推算，即便是把整个地球的质量都转化为能量，都还不够！人类至少要进化到宇宙二级文明，能够自由利用恒星资源，才能实现一架曲率飞船所需的能量。

美国NASA曲率专家怀特声称他们根据卡西米尔效应，制作了一个一纳米的曲率泡。虽然这一尺度距离我们所需的还相距甚远，但从科研角度上看这已经是不小的进步了。

综合以上的分析，我们可以看出：人类目前所处的空间并未出现时空旅行者，这不是因为有人管理，而是在有限的尺度范围内，我们尚无法实现时光穿梭。不过，科学家们仍未放弃该方向的探索，超光速飞行也好，曲率飞船也罢，都还是人们研究的重点。

在这个阶段内，我们世界的发展还是井井有条、一切都还井井有条。我们要做的就是坦然接受这一点，不论未来怎样，我们都要把握当下。

作者：方骥交稿：川川

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