關(guān)于“時(shí)間旅行”的思考,我們可以做到五種方式!
前往過(guò)去可能是不可能的。但是,有辦法穿越未來(lái)嗎?
我是斜杠青年,一個(gè)熱愛(ài)自然科學(xué)的“雜食性”學(xué)者!

2009年,英國(guó)物理學(xué)家斯蒂芬·霍金為時(shí)間旅行者舉辦了一個(gè)派對(duì)——一年后,他發(fā)出了邀請(qǐng)(沒(méi)有客人出現(xiàn))。時(shí)間旅行可能是不可能的。即使有可能,霍金和其他人也認(rèn)為,在時(shí)間機(jī)器建成之前,你永遠(yuǎn)無(wú)法返回。
但是去未來(lái)旅行呢?這是另一回事。
當(dāng)然,我們都是時(shí)間旅行者,因?yàn)槲覀円悦啃r(shí)一小時(shí)的速度被卷入時(shí)流,從過(guò)去到未來(lái)。
但是,與河流一樣,水流在不同的地方以不同的速度流動(dòng)。我們所知道的科學(xué)允許幾種方法進(jìn)入未來(lái)。這是一份概要。

1.速度穿越時(shí)間
這是穿越到遙遠(yuǎn)未來(lái)的最簡(jiǎn)單、最實(shí)用的方式——走得非常快。
根據(jù)愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論,當(dāng)你以接近光速的速度旅行時(shí),相對(duì)于外部世界,時(shí)間會(huì)減慢。
這不僅僅是一個(gè)猜想或思想實(shí)驗(yàn)——它已經(jīng)過(guò)測(cè)量過(guò)。使用雙原子鐘(一個(gè)在噴氣式飛機(jī)上飛行,另一個(gè)在地球上靜止不動(dòng)),物理學(xué)家已經(jīng)表明,飛行時(shí)鐘因其速度而滴答作響。
就飛機(jī)而言,效果微不足道。但是,如果你乘坐宇宙飛船以90%的光速飛行,你的時(shí)間流逝速度會(huì)比返回地球慢約2.6倍。
你離光速越近,時(shí)間旅行就越極端。
通過(guò)任何人類技術(shù)實(shí)現(xiàn)的最高速度可能是質(zhì)子以光速99.9999991%的速度在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)周?chē)D(zhuǎn)。使用狹義相對(duì)論,我們可以計(jì)算出質(zhì)子的一秒,對(duì)我們來(lái)說(shuō)相當(dāng)于27777778秒,即大約11個(gè)月。
令人驚訝的是,粒子物理學(xué)家在處理衰變的粒子時(shí)必須考慮到這次膨脹。在實(shí)驗(yàn)室中,μ子顆粒通常在2.2微秒內(nèi)衰變。但快速移動(dòng)的μ子,例如宇宙射線擊中高層大氣時(shí)產(chǎn)生的μ子,需要10倍的時(shí)間才能解體。
2.通過(guò)重力進(jìn)行時(shí)間旅行
下一個(gè)時(shí)間旅行方法也受到愛(ài)因斯坦的啟發(fā)。根據(jù)他的廣義相對(duì)論,你感覺(jué)重力越強(qiáng),時(shí)間移動(dòng)得越慢。
例如,當(dāng)你靠近地球中心時(shí),重力的強(qiáng)度會(huì)增加。你的腳比你的頭跑得慢。
同樣,這種影響得到了測(cè)量。2010年,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)的物理學(xué)家將兩個(gè)原子鐘放在架子上,一個(gè)比另一個(gè)高33厘米,并測(cè)量了滴答速度的差異。較低的那個(gè)滴答作慢,因?yàn)樗杏X(jué)重力稍強(qiáng)。
要前往遙遠(yuǎn)的未來(lái),我們只需要一個(gè)極其強(qiáng)烈的重力區(qū)域,例如黑洞。你離活動(dòng)地平線越近,時(shí)間就越慢——但這是有風(fēng)險(xiǎn)的事情,越過(guò)邊界,你永遠(yuǎn)無(wú)法逃脫。

無(wú)論如何,效果沒(méi)有那么強(qiáng)烈,所以可能不值得一游。
假設(shè)你擁有長(zhǎng)途旅行以到達(dá)黑洞的技術(shù)(最近的距離約為3000光年),通過(guò)旅行的時(shí)間膨脹將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圍繞黑洞本身運(yùn)行的任何時(shí)間膨脹。
(根據(jù)電影的科學(xué)顧問(wèn)Kip Thorne的說(shuō)法,電影《星際》中描述的情況,在黑洞附近的行星上一小時(shí)相當(dāng)于七年前的地球,這種情況是如此極端,以至于在我們的宇宙中是不可能的。)
也許最令人震驚的是,GPS系統(tǒng)必須考慮時(shí)間膨脹效應(yīng)(由于衛(wèi)星的速度和它們感受到的重力)。如果沒(méi)有這些更正,你的手機(jī)GPS功能甚至無(wú)法在幾公里內(nèi)確定你在地球上的位置。
3.通過(guò)暫停動(dòng)畫(huà)進(jìn)行時(shí)間旅行
另一種時(shí)間旅行到未來(lái)的方法可能是放慢或停止身體過(guò)程,然后稍后重新啟動(dòng)它們來(lái)減緩你對(duì)時(shí)間的感知。
細(xì)菌孢子可以在暫停的動(dòng)畫(huà)狀態(tài)下存活數(shù)百萬(wàn)年,直到正確的溫度、水分、食物條件再次開(kāi)始新陳代謝。一些哺乳動(dòng)物,如熊和松鼠,可以在冬眠期間減緩其新陳代謝,從而大大降低細(xì)胞對(duì)食物和氧氣的需求。
人類也會(huì)這樣做嗎?
雖然完全停止你的新陳代謝可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們當(dāng)前的技術(shù),但一些科學(xué)家正在努力誘導(dǎo)至少持續(xù)幾個(gè)小時(shí)的短期冬眠狀態(tài)。這可能只是足夠的時(shí)間,讓一個(gè)人在到達(dá)醫(yī)院之前度過(guò)醫(yī)療緊急情況,例如心臟驟停。

2005年,美國(guó)科學(xué)家展示了一種通過(guò)將小鼠暴露在微量的硫化氫中來(lái)減緩小鼠(不冬眠)的新陳代謝的方法,硫化氫與氧氣與相同的細(xì)胞受體結(jié)合。小鼠的核心體溫降至13°C,新陳代謝下降了10倍。六小時(shí)后,小鼠可以復(fù)活,不會(huì)產(chǎn)生不良影響。
不幸的是,對(duì)綿羊和豬的類似實(shí)驗(yàn)并不成功,這表明這種方法可能對(duì)較大的動(dòng)物不起作用。
另一種方法通過(guò)用冷鹽水代替血液來(lái)誘導(dǎo)體溫過(guò)低冬眠,這種方法對(duì)豬有效,目前正在匹茲堡進(jìn)行人體臨床試驗(yàn)。
4.通過(guò)蟲(chóng)洞進(jìn)行時(shí)間旅行
廣義相對(duì)論還允許通過(guò)時(shí)空的快捷方式,稱為蟲(chóng)洞,它可能能夠跨越10億光年或更長(zhǎng)時(shí)間的距離,或不同的時(shí)間點(diǎn)。
包括斯蒂芬·霍金在內(nèi)的許多物理學(xué)家認(rèn)為,蟲(chóng)洞在量子尺度上不斷涌入和消失,遠(yuǎn)小于原子。訣竅是捕獲一個(gè),并將其膨脹到人類規(guī)模——這一壯舉需要大量的能量,但理論上可能是可能的。
無(wú)論哪種方式,都試圖證明這一點(diǎn)的努力都失敗了,最終是因?yàn)閺V義相對(duì)論和量子力學(xué)之間的不相容性。
5.使用光進(jìn)行時(shí)間旅行
美國(guó)物理學(xué)家羅恩·馬萊特提出的另一個(gè)時(shí)間旅行想法是使用旋轉(zhuǎn)的光缸來(lái)扭曲時(shí)空。理論上,任何掉進(jìn)旋轉(zhuǎn)圓柱體的東西都可以在空間和時(shí)間上拖來(lái)拖去,就像用勺子旋轉(zhuǎn)咖啡后氣泡在咖啡上流淌一樣。
根據(jù)Mallet的說(shuō)法,正確的幾何形狀可能會(huì)導(dǎo)致時(shí)間旅行進(jìn)入過(guò)去和未來(lái)。
自2000年發(fā)表他的理論以來(lái),Mallet一直試圖籌集資金來(lái)支付概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用,該實(shí)驗(yàn)涉及通過(guò)旋轉(zhuǎn)激光器的圓形排列來(lái)丟棄中子。
然而,他的想法并沒(méi)有獲得物理學(xué)界的其他成員認(rèn)同,其他人認(rèn)為,他基本模型的假設(shè)之一受到奇點(diǎn)的困擾,奇點(diǎn)是物理學(xué)所說(shuō)的“這是不可能的”。
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