“时间机器”：可以看到未来？

付秀宏

前一段时间，英国著名物理学家斯蒂芬？霍金不断发出惊人的言论。他说，人类完全有能力利用自然规律实现“穿越时空”，他还极力推崇制造“时间机器”。他甚至显得有些急切：“我们的人口和地球上的资源成反比，而技术的更新，也不一定会让我们的环境变得更好，因为我们人类的遗传基因中决定了自己的自私，所以我们生存的更多机会是将目光瞄准其他星球，寻找适合人类居住的行星。”

“时间旅行”，仅仅是一个梦吗？

从地球出发，载人向宇宙深处寻找“人类的第二家园”，是非常困难的。在很短的时间内几乎难以做到。霍金说：“困难是肯定的，但人类必须具备这种探索意识，我们可以花30年在月球上建立基地，花50年到达火星，花 200年探索系外行星等。”

霍金在新著《大设计》中，首次否定上帝创造宇宙的认识。“上帝在宇宙中没有位置，我们身处的宇宙，只不过是自发地从无到有出现的许多宇宙中的一个。”霍金阐述，“假设宇宙中真有上帝存在的话，其实也只是一部关于科学的法律书，并非一个你提出要求就帮助你满足的神。”

霍金不承认上帝，他认为物理上的时空挪转比上帝更无限。首先他把时间看成第四维。任何物体都有特定的长度、宽度和高度，但除此以外还有另外一种“度”，这个度就是时间。而“时间旅行”就意味着要穿过第四维时空。

要理解这个概念并不难，就拿开汽车来打比方吧。直进是第一维度，转左或转右是第二维度，在山路上爬上爬下带来高度的变化，就是第三维度。但穿越第四维度时间，怎样才能实现？俄罗斯物理学家认为：欧洲的大型强子对撞机，可用来帮助进行“时间旅行”。但启动这种超级功能，只会发生在对撞机能量满负荷运行时。现在仅仅是一种设想。

大家都知道，关于“时间旅行”的科幻电影，离不开一个能耗极高的巨型机器，这台机器能打开一个穿越第四维时空的通道，也就是“时间隧道”。一个改写时间的勇敢旅行者，或许有些莽撞，但他完全可以踏进“时间隧道”前往下一个未知的时代……这个概念，现在已不属于空想，而有些“脚踏实地”，因为在一些物理学家的计算中不断出现。

很多物理学家在为进入“时间隧道”做着努力，并为此设定了一个新名词——“虫洞”。他们的基本认识是：任何物质都不是彻底平滑没有空隙的，如果近距离看，一样会发现上面有小洞和裂痕，这是一个基本的物理法则，就连时间也是如此。

虫洞，就是一些细小的通道，也可以说是穿越时空的“捷径”。它们在整个量子世界中不断地形成、消失、再形成连接。在最小的刻度下——比分子甚至原子都小，我们来到一个称为量子泡沫的地方，这便是虫洞存在之处。但这些真实存在的“时空隧道”，只有10的负33次方厘米大小。可这么小，人类根本不可能借此通行呀！

有些科学家认为，人类可以截获这样一个虫洞，然后将它扩大数亿亿亿倍，足以让一个人、甚至是一艘太空船从中通过，只要有足够的能源和超前的科技，或许还可以在宇宙中制造出巨大的虫洞来。

按照理论物理学的解释，虫洞是连接不同时间和空间的隧道，它的入口可能只有一粒尘埃那样大，也完全可以有一座房子、一颗行星，甚至有一颗恒星大。

到目前为止，这仅仅是一种不断升级的设想，或许很难实现。但如果真的可行，那将是一项非常了不起的创举，它的一端在距离地球不远的地方，另一端则位于一颗离我们无比遥远的行星附近。

“时间机器”，渐行渐近的科学构想

如果说，早些时候“时间旅行”还被认为是科幻小说里的幻想，今天，它已突然成为理论物理学家最宠爱的项目。在20世纪以前的科学界，“时间旅行”一度被认为是歪理邪说；但21世纪来临后，完全不同了。加利福尼亚技术学院著名物理学家基普？索恩曾在他的演讲中说道：“时间旅行曾是作家的专属领域，严肃的科学家像躲避瘟疫一样避开它。可如今，在严肃的科学期刊中，可以经常看到优秀理论物理学家撰写的对时间旅行的分析文章。”

源于“时间旅行”概念的推出，很多科学家正在设计各种各样的“时间机器”。最主要的一种就是欧洲的大型强子对撞机，对撞机建成于2008年秋季，位于法国和瑞士交界处。科学家们试图用接近光速的速度让质子束相撞。正如所料，此设备可以提供有关粒子和能量在太空运行的新契机，以及模拟大爆炸后宇宙的再生条件。

对撞机启动后，人们害怕形成可以吞噬地球的巨型黑洞。但是科学家们很快发表声明说，运行粒子对撞机可能造成的黑洞非常有限，这些黑洞要么小得用显微镜才能看到，要么大得可以让人们穿越时空，仅仅能成为“时间旅行”的工具而已。

这个新奇的观点，是由两位斯捷克洛夫物理和数学研究所的博士提出的；一位叫伊丽？阿雷菲耶娃，另一位叫伊戈尔？沃洛维奇。沃洛维奇说：“‘时间旅行符合现代理论数学物理的原理。而当高能量的粒子相撞时，就有可能使这种‘虫洞出现，甚至将‘虫洞有一定限度地放大。但应该看到，依靠现有顶尖技术，即使能量再高，也是有极限的。这就是说，欧洲大型强子对撞机未来一旦成功爆发出足够能量，或许是促成‘时间机器出笼的直接原因。”

科学家指出，要想造出这样的“时间机器”，必须让时间和空间像一个圆环一样封闭，大型强子对撞机能做到这一点。而有关“虫洞”或“时间隧道”的入口大小，就像建设“时间机器”的起落机场一样，取决于它通航的时空路线和运送规模。毕竟，运送一个光子穿越时空与运送一群游客穿越时空，是完全不同的。

在物理性质方面，“虫洞”的入口与“黑洞”的入口非常相似。完全不同的是，人被“黑洞”吸走就回不来了，而穿越“虫洞”之后，你还可以再回来。有些科学家预测，通过穿越“虫洞”，你可以到另一个星系或另一个宇宙，甚至你也可以回到过去。

“回到过去”，最终被否

“回到过去”，这简直有点儿不可思议。新的物理理论假想是这样的，如果“虫洞”的两个端口，设置的地点相同，但时间不同，那飞船穿越虫洞之后，你将回到遥远的过去，或许遥远年代的恐龙还可以目睹这艘飞船的从天而降。

但是，“回到过去”的“时间旅行”，本身就存在问题——一个人通过虫洞，可以看到他一分钟以前的自我吗？如果他利用虫洞向以前的自我开枪，会发生什么事情？他现在已经一命呜呼了，那又是谁开的枪呢？这是一个说不清的悖论。有这种“时间机器”，就完全违反整个宇宙所遵循的基本规则。

回到过去的时间旅行，应该永远不会上演。对于寻找恐龙的人来说，这会令他们大失所望；对于历史学家而言，他们可以彻底解脱了。

其实，时间就像河流，我们每一个人仿佛被时光的流动无情地卷走。从“虫洞”回到过去？此路显然不通。时间就是一条直线，向前奔流，永不回头。时光以不同速度、在不同地点流动，人倒是完全可以搭上前行的一班车，找到通向未来的“金钥匙”。

“快与慢”：问题的核心所在

“时间机器”一词，最早出现在1895年威尔斯的小说《时间机器》里，那时的设想只是作者的幻想，直到狭义相对论与广义相对论相继问世，这一设想开始有了一定的物理学根据。

1975年，美国马里兰州大学的卡洛尔？阿利教授制造了两个原子钟，将其中一个放在地面，另外一个放在飞机上在空中飞行数小时。当机载的原子钟回到地面时，阿利教授将两个原子钟进行了对比，结果发现，地面上的原子钟比空中的慢了不到一秒的时间。再如，每一艘太空飞船内部都有一台运行精确的钟表。虽然如此精确，但每天仍会比地球快十亿分之一秒左右。

100多年前，爱因斯坦最早提出了“快与慢”这一概念。他认为，世上应该存在让时间慢下来的地方，以及让时间加速的地方。霍金说，在近地球的太空范围，越靠近地球，越会使时间变慢一些。科学研究发现，物质会减缓时间运行速度，就像是河的下游一样。物体越重，对时间的阻力越大。这种惊人的事实，为通向未来的时间旅行开启了大门。

恰恰在银河系中心，距离地球2.6万光年远的地方，拥有银河系中最重的天体——一个质量相当于400万个太阳的超大质量黑洞，在自身引力作用下，它被压缩为一个点。这样的超大质量黑洞，对时间具有显著的影响，令时间变慢的速度远远超过银河系中的任何物体。这个超大质量黑洞，是一台“天生的时间机器”。

如果某个航天机构正在控制从地球发射的探测器，他们会发现绕运行轨道一圈的时间为16分钟的地球时间。对于飞船上的勇敢者来说，因靠近这个超大质量物体，相对地球时间就会慢下来。在这里，引力影响远比地球引力来得更极端。机组人员的所用时间（参照地球）将会减慢一半。原本每圈要耗费地球时间16分钟，他们其实仅经历了8分钟，因为那里的时间走得非常慢，秒针慢腾腾的，像被什么东西拉住了。

想象一下，当飞船及机组人员绕这个黑洞运行5年的地球时间时，地球上已经过去了10年。当他们回到家乡，地球上的人比他们老了5岁。所以，超大质量黑洞，就是一台变形的“时间机器”。

接近光速，飞向未来

以接近于光的速度飞行，可以将人类送达未来世界，走入宇宙新家园。这是科学家最大的梦想。人类先在地球上建造货真价实的“时间机器”后，然后在里面装载着巨量燃料，令其加速至接近于光速，在全负荷动力运行下，无故障地驶出太阳系，最短仍需要6年时间。

由于酷似“时间机器”的飞船比较庞大和沉重，最初的加速度相对平缓。随着时间的推移，飞船速度非常快。一年以后，到达系外行星。两年后，它的速度将达到光速的一半，距离太阳系越来越遥远，再过两年它可能会已经达到光速的90%。在发射4年后，飞船距离地球48万亿公里远，这意味着飞船将开始“时间旅行”，飞船变成了“时间机器”。届时，它的速度接近于光速，在船上待1天，相当于在地球上待两天。

再经过另外两年全负荷动力飞行，飞船将到达其最高速度——相当于光速的99%。在这一速度下，在船上待1天，那就意味着在地球上度过1年的时间。飞船确实“飞进”了未来世界。从理论上讲，这意味着我们一生当中可以跨越无尽的距离。

遐想一下，当人从太空再次返回地球、走出飞船时，你也许只衰老了7岁，可是地球却已经过去了难以数计的万年历程。所以从某种意义上说，你穿越时空来到了地球的未来。

“时间机器”，或仅仅是一种伟大的梦想

“穿越时空”，前往未来是有可能性的，但目前人类文明远远达不到这个能力。一些美国科学家说，“时间机器”纯粹只是一种伟大的梦想而已。打开“时间隧道”，进入“虫洞”，需要一颗恒星的能量，人类眼下无法办到。

美国纽约城市大学物理学家、《多维空间》和《平行世界》一书的作者米奇奥·卡库说：“虫洞能通向未来，但我们必须非常谨慎，操作一台‘时间机器所需的‘汽油，远远不是我们的现代科技所能控制的事。”

卡库解释称，在时空结构中制造出一个“虫洞”，所需能量非常巨大，或者需要掌控负能量，这显然都不是人类可以办到的事情。

某些物理学理论认为，宇宙大爆炸时所产生的威力，应该形成了无数细长并且能量高度集聚的细管，这种管子被称做“宇宙弦”，它有点像蜘蛛丝，但远比原子细小，一厘米的宇宙弦比整座喜马拉雅山的质量还大，根据这一理论，宇宙弦要么伸展到无穷远处，要么形成闭合的无限长的环圈。这种特殊时刻产生的能量，可以把当时无秩序状态的人，送入太空旅行。但这个时候，人是无法生存下去的。那种能量大爆发，往往是大灾难的来临。

由于“宇宙弦”拥有庞大的能量，所以科学家认为它也能弯曲附近的时空，据美国普林斯顿大学天体物理学家理查德·戈特称，当两个“宇宙弦”互相平行时，将会造成时空的特别弯曲，在这样的条件下，“时空旅行”和“时空机器”都将成为可能。可是，如果没有超级文明，是很难控制这种宇宙大爆炸的走向，它远远超出了人类的技术能力。控制地球资源与能量的科技文明，还需要跨越漫长的时日才能解决，况且如何度过这么具有挑战性的突发事件也是巨大的难题。