四維空間盡頭 可以通往另一時(shí)空的通道?
關(guān)于時(shí)間旅行的科幻電影通常會(huì)說(shuō)到一個(gè)能耗極高的巨型機(jī)器,這臺(tái)機(jī)器能打開(kāi)一個(gè)穿越第四維時(shí)空的通道,也就是時(shí)間隧道。一個(gè)時(shí)間旅行者、勇敢或者說(shuō)有些莽撞的人做好了應(yīng)對(duì)未知情況的準(zhǔn)備,他踏進(jìn)了這個(gè)時(shí)間隧道前往一個(gè)未知的時(shí)代……這個(gè)想法可能有點(diǎn)牽強(qiáng),現(xiàn)實(shí)情況也可能與此大相徑庭,但這個(gè)概念本身并不瘋狂。
四維空間是一個(gè)時(shí)空的概念。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),任何具有四維的空間都可以被稱為“四維空間”。不過(guò),日常生活所提及的“四維空間”,大多數(shù)都是指愛(ài)因斯坦在他的《廣義相對(duì)論》和《狹義相對(duì)論》中提及的“四維時(shí)空”概念。根據(jù)愛(ài)因斯坦的概念,我們的宇宙是由時(shí)間和空間構(gòu)成。時(shí)空的關(guān)系,是在空間的架構(gòu)上比普通三維空間的長(zhǎng)、寬、高三條軸外又多了一條時(shí)間軸,而這條時(shí)間的軸是一條虛數(shù)值的軸。
這并沒(méi)有聽(tīng)上去那么深?yuàn)W。所有的物體存在都是三維的,包括輪椅上的我,任何物體都有特定的長(zhǎng)度、寬度和高度,但除此以外還有另外一種“度”,這個(gè)度就是時(shí)間。正常人一般可以活80年,位于英國(guó)著名石頭陣的這堆石頭卻能存在長(zhǎng)達(dá)數(shù)千年之久,而太陽(yáng)系則能存在數(shù)十億年光景……
任何東西在時(shí)間上都有個(gè)“度”,正如在空間上一樣。而時(shí)間旅行就意味著要穿過(guò)第四維時(shí)空。要理解這個(gè)概念并不難,我們就拿日常的開(kāi)車來(lái)打比方吧。飆快車總是能帶來(lái)更多樂(lè)趣,筆直前進(jìn)意味著你穿過(guò)了一個(gè)維度,轉(zhuǎn)左或轉(zhuǎn)右時(shí)就穿過(guò)第二個(gè)維度,在彎曲的山路上爬上爬下帶來(lái)高度的變化就是在第三個(gè)維度上穿行。但我們?cè)鯓硬拍艽┻^(guò)時(shí)間呢?怎樣才能找到穿越第四個(gè)維度的方法?
蟲(chóng)洞型時(shí)間機(jī)器
讓我們換一個(gè)話題來(lái)談?wù)効茖W(xué)幻想。物理學(xué)家們也一直在思考時(shí)間隧道的問(wèn)題,但切入的角度完全不同,我們想知道的是通往過(guò)去或是未來(lái)的通道是否能在自然法則下存在。思考的結(jié)果是,我們認(rèn)為有這個(gè)可能,而且,我們甚至給它起了個(gè)名字——蟲(chóng)洞。
事實(shí)上,在我們身邊到處都是蟲(chóng)洞,只不過(guò)它們太小,我們看不到而已,蟲(chóng)洞非常之小,它們存在于時(shí)間和空間的每一個(gè)角落,你可能覺(jué)得這難以理解,但耐心往下看你就會(huì)明白了。任何東西都不是徹底平滑沒(méi)有空隙的,如果你能近距離看一樣?xùn)|西,你會(huì)發(fā)現(xiàn)上面有小洞和裂痕,這是一個(gè)基本的物理法則,就連時(shí)間也是如此。
比如桌球臺(tái),臺(tái)面看起來(lái)又平坦又光滑,湊近來(lái)看就完全不一樣了,上面滿是縫隙和小孔,就連臺(tái)球這樣看似光滑的東西,放大后看也有細(xì)小的裂痕、皺褶和瑕疵。要在三維世界中理解這一點(diǎn)很容易,但請(qǐng)相信我,在四維世界中它同樣成立,在時(shí)間之中也存在著細(xì)小的裂痕,皺褶和瑕疵。
讓我們進(jìn)入最小的量度范圍,甚至比分子還小,比原子還小,這時(shí)我們就可以看到所謂的量子泡沫,蟲(chóng)洞就存在于這個(gè)地方。這些細(xì)小的通道也可以說(shuō)是“捷徑”能穿越時(shí)間和空間,它們?cè)谡麄€(gè)量子世界中不斷地形成、消失、再形成連接著兩個(gè)不同的空間點(diǎn)和不同的時(shí)間點(diǎn)。
很不幸,這些真實(shí)存在的時(shí)空隧道只有10的負(fù)33次方厘米大小,人類根本不可能借此通行,不過(guò)這倒是引出了蟲(chóng)洞型時(shí)間機(jī)器的概念。有些科學(xué)家認(rèn)為,我們可以截獲這樣一個(gè)蟲(chóng)洞然后將它擴(kuò)大數(shù)億億億倍,足以讓一個(gè)人、甚至是一艘太空船從中通過(guò),只要有足夠的能源和超前的科技,或許還可以在宇宙中制造出巨大的蟲(chóng)洞。
我不是說(shuō)一定能實(shí)現(xiàn),但如果真的可行,那將是一項(xiàng)非常了不起的創(chuàng)舉,它的一端在距離地球不遠(yuǎn)的地方,另一端則位于一顆離我們無(wú)比遙遠(yuǎn)的行星附近。理論上說(shuō),蟲(chóng)洞還可以有更多的用途。如果蟲(chóng)洞的兩個(gè)端口,設(shè)置的地點(diǎn)相同,但時(shí)間不同,那飛船穿越蟲(chóng)洞之后將仍然停留在地球附近,但卻回到了遙遠(yuǎn)的過(guò)去,或許恐龍還可以目睹這艘飛船的從天而降。
時(shí)間旅行實(shí)驗(yàn)
我知道四維時(shí)空的這個(gè)概念確實(shí)很難理解,而蟲(chóng)洞的復(fù)雜概念那就更令人摸不著頭腦了。不過(guò)先別急,我想出了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)證明在現(xiàn)在甚至是在未來(lái),人類通過(guò)蟲(chóng)洞進(jìn)行時(shí)間旅行是否確有可能。我喜歡簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn),也喜歡香檳酒,所以我把我最喜歡的兩樣?xùn)|西放在一起,看看我們到底能否從未來(lái)穿越到過(guò)去。
我搞了一個(gè)派對(duì),歡迎來(lái)自未來(lái)的時(shí)間旅行者。但不同之處在于,派對(duì)開(kāi)始以前我沒(méi)把這件事告訴任何人,在這個(gè)派對(duì)的請(qǐng)柬上,說(shuō)明了確切的時(shí)間和空間坐標(biāo)。
但就跟列車一樣,它們永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到那個(gè)極限速度,頂多只能達(dá)到99.99%的光速,在這樣的情況下粒子流已經(jīng)可以開(kāi)始時(shí)間旅行了,我們能確定這一點(diǎn)是因?yàn)橛幸环N壽命極短的粒子叫“π介子”,正常情況下它們?cè)?50億分之一秒內(nèi)就會(huì)瓦解,但當(dāng)它們達(dá)到接近光速時(shí)其壽命就延長(zhǎng)了30倍,這些粒子是真正的時(shí)間旅行者。
就是這么簡(jiǎn)單,如果我們想要前往未來(lái)世界,只要加快速度,快到極致。我覺(jué)得要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的唯一方法就是前往太空,人類歷史上速度最快的載人工具是阿波羅10號(hào),它最快可達(dá)每小時(shí)四萬(wàn)公里,但要時(shí)間旅行我們還要提速2000倍以上才行。要做到這一點(diǎn),我們需要一艘比它大得多的飛船,一臺(tái)真正的巨型機(jī)器。
飛船要大到足以容納巨量的燃料,足以讓它逐步加速到接近光速。
要讓飛船盡可能接近極限速度即便是開(kāi)足馬力也要用上六年的時(shí)間,最初的加速會(huì)比較緩慢,因?yàn)轱w船實(shí)在太大太重,但此后它會(huì)慢慢提速,短時(shí)間內(nèi)就能飛出很遠(yuǎn)的距離。一周后它就會(huì)飛抵太陽(yáng)系的帶外行星,比如巨大的氣態(tài)行星海王星。兩年之后,它會(huì)加速到光速的一半,而且已經(jīng)遠(yuǎn)離我們的太陽(yáng)系了。再過(guò)兩年后它就能夠達(dá)到光速的90%,并且經(jīng)過(guò)離我們最近的恒星系統(tǒng)人馬座阿爾法星系,大約離地球有48萬(wàn)億公里。
發(fā)射的四年之后飛船就開(kāi)始了時(shí)間旅行,飛船上的一個(gè)小時(shí)就等于地球上的兩個(gè)小時(shí),跟環(huán)繞巨型黑洞飛行的那艘飛船非常相似,但好戲還在后頭,再經(jīng)過(guò)兩年的全力加速,飛船將達(dá)到它的最高速度,也就是99%的光速,在這個(gè)速度下,飛船上的一天時(shí)間就等于地球上的一整年,我們的飛船將真正地飛向未來(lái)……
時(shí)間變慢還有另外一個(gè)好處,那就是在理論上我們可以在人的壽命范圍內(nèi)進(jìn)行超長(zhǎng)距離的旅行,飛往銀河系盡頭只需要80年的時(shí)間。但此次旅行最重要的地方在于它揭示了我們的宇宙是多么地奇特,在宇宙的不同地方時(shí)間流逝的速度都不盡相同。
我們所知的最極端的物體巨型黑洞能夠讓時(shí)間和空間發(fā)生扭曲,而在這個(gè)宇宙中微型的蟲(chóng)洞又無(wú)處不在,在這里,最終只要我們能開(kāi)發(fā)出適用的技術(shù),我們就可以利用我們對(duì)物理法則的理解成為這第四維時(shí)空中的時(shí)間旅者。
時(shí)空旅行聽(tīng)起來(lái)就十分誘人,我們每個(gè)人都會(huì)對(duì)過(guò)去的某件事情抱有遺憾,對(duì)未來(lái)充滿憧憬。所以如果時(shí)空旅行可以自由穿梭,那我們將會(huì)領(lǐng)略不同時(shí)空的景象。