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2007/08/27

DIY教你如何在家里轻松制作时光机器(Time Machine)的方法。


一、时光旅行,可能吗?


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自从威尔斯在1895年写下《时光机器》这部脍炙人口的小说后,时光旅行就一直是科幻小说的流行主题。可是这真的造得出来吗?我们真能造部机器把人传送到过去或未来吗?

在过去数十年中,时光旅行一直是和科学殿堂沾不上边的,但近年来,这个话题已经开始在理论物理学家间发酵,其动机一部分是好玩,想一想时光旅行其实是蛮有趣的,但此研究也有它严肃的一面。了解因果关系,对于创制一统的物理理论是个关键。如果不受限的时光旅行竟成可能,甚或只是原理上行得通,则此一统理论的本质也会受到彻底的影响。


我们对时间的最佳认识是从爱因斯坦的相对论而来。在相对论问世前,一般认为时间是既绝对又普适,不论所处物理环境为何,它对每个人都一样。在其狭义相对论中,爱因斯坦倡议,我们测到的两个事件的时间间隔,会取决于观察者如何运动。重要的一点是,做不同运动的两位观察者感受同样两个事件,这两事件间流逝的时间并不相同。

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相对论中的「时差」:

这个效应通常是利用「孪生子佯谬」(twin paradox)来 叙述。假设赛莉和塞姆是孪生子。赛莉登上一艘火箭船以高速驶往邻近的恒星,调个头,然后飞回地球,而塞姆则始终留守家园。就赛莉而言,这趟旅程也许耗时一 年,可是当她回来踏出宇宙飞船时,会发现地球上已历经10年了。她的兄弟已经比她老了九岁。赛莉和塞姆这下就不再同岁数,虽然他们是同一天生的。这例子可 说明其中一类有限制的时光旅行,实际上,赛莉已跃入九年后地球的未来。

每当两个观察者之间有相对运动时,这个叫作「时间膨胀」(time dilation)的效应就会发生。但在日常生活中,我们不会感受到这种奇异的时间扭曲 ,这是因为此效应只在运动接近光速时才显着。就以飞机的速度来算,时间膨胀在一般的飞航旅程中也只有数奈秒而已,比起威尔斯那类的历险来,根本是小巫见大巫了。然而,原子钟的精准度确实能记录这个时间差,并验证时间真的会因运动而拉长。所以,到未来旅行是个已经证实的事情,虽然到目前为止,这么小的量实在没什么好令人兴奋的。

想看到真正显着的时间扭曲,我们就必须突破日常经验的藩篱。次原子粒子在大型加速器中便可推进到几近光速,而当中的一部分粒子就有内在的钟,例如缈子,因为它们有固定的半衰期。我们发现,加速器内快速运动的缈子的确是以慢动作在衰变,就如爱因斯坦理论所预言。某些宇宙射线也会经历到很惊人的时间扭曲,这些粒子的运动速度太接近光速,以致从它们的观点来看时,穿过宇宙只花了数分钟,但是从地球的参考坐标系来看,它们似乎花了数万年才办到。如果时间扭曲没发生,这些粒子早就会因衰变而永无到达之日。


建造蠹孔时光机器的三个步骤(不怎么容易喔)

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1. 寻找或制造一个蠹孔: 这是连接空间中两地点的一种隧道。大的蠹孔也许 自然存在于太空深处,是大霹雳的遗迹。要不然我们就只好拿次原子蠹孔来充数。它们可能自然存在(有人说它们就在你我周围不断冒出又消失),或是人造的(譬 如此处所想像,由粒子加速器制造)。这些小蠹孔必须放大到有用的大小,譬如用上类似大霹雳后让空间膨胀的能量场。

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2.使蠹孔稳定:注入负能量,譬如利用开斯米效应(Casimir effect)等量子方式,使讯号或物体得以安全穿越蠹孔。蠹孔倾向于挤压成一个密度无穷大或近乎无穷大的点,而负能量可对抗这个趋势;换言之,它会避免蠹孔变成黑洞。

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3.拖曳蠹孔:假设有一艘具有高度先进科技的宇宙飞船,会将蠹孔的两个口分开。其中一个开口或许可置放于中子星表面附近。中子星是极度致密、有强大重力场的星球,此强重力场会使时间过得慢多了。由于时间在蠹孔的另一开口处过得较快,此两开口便在空间及时间上都被分开来了。

速度是让时间往前跳的一个办法,而重力是另一个办法。在爱因斯坦的广义相对论中,他预言了重力会让时间变慢。时 钟在阁楼上会比在地下室中走得稍快些,因为地下室较接近地心,所以是在比较强的重力场中。同理,时钟在太空中跑得比在地面上快。再一次地,该效应是极其微 小的,但我们已运用准确的时钟直接测量到了。事实上,这些时间扭曲效应在全球定位系统中都必须计入,否则水手、出租车司机及巡弋导弹会发现自己竟偏离路线 许多公里。

在中子星表面,重力场强到会让时间比地球时间推迟了30%。从这种星球看到我们这里发生的事件,就像把录电影录像带往前快转一样。黑洞更是时间扭曲的极端范例:在它的表面上,时间相对于地球而言是静止不动的,这表示如果你从黑洞旁边掉进去的话,则在你到达表面的那一小段时间内,外面的宇宙就已经历了沧海桑田的永恒。所以自外界看来,黑洞附近的区域简直是时间的化外之地,因此,如果有位宇航员可以贴近黑洞再折回而毫发无伤的话(我得说,这是很唐吉诃德式的英勇举动),那他应可跃入远远的未来。

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二、旋得晕头转向:


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截至目前,我只谈论了往未来旅行。那往过去又如何?这问题就大了。1948年,美国新泽西州普林斯顿高等研究院的哥德尔(Kurt Godel),造出了一个爱因斯坦重力场方程序的解,用来描述旋转的宇宙。在这个宇宙里,太空人可经由在空间中旅行而回到他自己的过去,此乃肇因于重力对于光的影响。宇宙的转动会拖着光线(也就包括了物体彼此之间的因果关系)一 起走, 使得物质实体可以在空间及时间中都循着一条封闭曲线运动,而且在这粒子附近,全程都不会超过光速。哥德尔的解在当时只被视为好玩的数学游戏,没有人认真看 待,毕竟经由观测显示,宇宙并无半点整体在旋转的迹象。不过他的结果仍然证明,时光倒流并非为相对论所禁止的。事实上呢,爱因斯坦还承认,他曾被自己的理 论在特定情况下可能允许时光倒流这想法所苦哩 !

接着也发现别种「旅行到过去」的方式,例如1974年在美国杜兰大学的提普勒(Frank J. Tipler)就曾做过计算,一个质量很大、无限长的圆柱体,若沿着轴心以接近光速自转,便可让宇航员造访他自己的过去;同样的,这也是拖着光线绕着轴,以封闭曲线运动。1991年,美国普林斯顿大学的戈特 (Richard Gott)则预测,宇宙弦(宇宙学家认为这种结构是在大霹雳初期形成)可以造成相似的结果。但是在1980年代中期,制造时光机器最实际的方法业已出现,那就是利用蠹孔(wormhole)这个概念。

在科幻小说里,蠹孔有时候也叫「星际闸门」,因为它们为空间中相距甚远的两点之间提供了一条捷径。跳进这么一个假设中的蠹孔,你也许能在瞬间后从星系的另一头出现。蠹孔可以很自然地符合广义相对论,正由于重力既会扭曲时间,对空间亦然。这个理论就好像我们可以在两点间另辟蹊径,或是挖凿隧道使之相连一样;数学家把这种情形称作「多连通空间(multiply connected space)。正如贯穿山丘的隧道会比绕山而行的道路要短,一个蠹孔也可能会比平常空间中的一般路径短。

在1985年萨根(Carl Sagan)所写的小说《接触未来》之中,蠹孔也担纲一种假想装置的角色。受到萨根的激励,美国加州理工学院的索恩(Kip S. Thorne)与他的伙伴,决定要找出蠹孔是否和已知的物理学相符。他们的出发点是,蠹孔应与黑洞相似,都是有着骇人重力的物体,但与只提供单行道却到不了任何地方的黑洞不一样的是,蠹孔除了有个入口之外,还会有个出口。

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三、置身于回圈之内:


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要使蠹孔可以通行,它就得包含索恩称之为「奇异物质」的东西。简单说, 这是一种能产生反重力的东西,从而能抗衡巨大质量系统会因自身重量而内爆成黑洞的自然趋势。反重力(或称重力排斥)可藉由负能量或负压力而产生,我们已知负能量状态可在若干量子系统内存在,这表示索恩的奇异物质并未被物理定律所排除,虽然我们也不清楚是否可以集结够多的反重力物质来保持蠹孔的稳定。

很快地,索恩与他的同事便体认到:一旦可以制造出稳定的蠹孔,那它就可以很容易转变成一部时光机器。一位穿越蠹孔的宇航员,也许不只是在宇宙的某个地方出现,他还可以在某个时刻出现,而这「某时」可以是未来,或是过去。

要改造蠹孔以进行时光之旅,可以把它的一个开口拖往中子星,并安放在其表面附近。中子星的重力会使蠹孔开口处的时间减慢,这样就会使蠹孔两端的时间差逐渐累加。如果我们接着把两个开口安置在适宜的空间位置上,这个时间差就会冻结住

假 设此时间差是10年,一位单向穿越此蠹孔的宇航员就会跃入10年后的未来,而逆向穿越的宇航员就会跃入10年前的过去。只要这第二位宇航员以高速经由平常 的空间回车出发点,则他的确有可能于尚未出发前便回车家园。换句话说,空间中的一条回圈也有可能成为时间的回圈。唯一的限制是:太空人不可能回到蠹孔首度制造出来之前的时间点

要制造一台蠹孔时光机器所面临的最大难题,就是要先制造一个蠹孔

1.也许空间早就自然地为这些结构所缠绕,因为它们是大霹雳的遗迹;果真如此,或许已经有某个超文明可以驾驭它。
2.另一种可能性则是,蠹孔可能在普朗克长度(约10-33公分)这种极微的尺度下自然存在,这可是只有原子核的 1/1020 那么小。理论上,这么小的蠹孔,只需要一束能量脉冲便可将之稳住,接着便可将它膨胀到可资使用的大小。


科学与科幻的相遇 (時間旅行TIME TRAVEL)

“听着,另一边还有一个浩瀚宇宙:咱们去吧!"—— 肯明斯 (E.E.Cummins)

“对我们这些物理信徒而言,过去、现在和未来只是偏执的错。"—— 爱因斯坦


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PART1 虫洞之概述


前言:

爱因斯坦发明相对论后,许多相关的理论也相继被提出。理论物理先后导出了黑洞与白洞存在的可能性,以及虫洞的特性。虫洞(wormhole)这个名词是由惠勒(John Wheeler)所提出,在我看过的书中有许多不同的译名:「蠹孔」、「蛆洞」.....等,但本意是相同的。以下将由广义相对论切入,探讨黑洞以及最重要的虫洞

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虫洞简图(取自科学月刊第二十七卷第二期)图( a )所连接的是平行宇宙;图( b )连接的是遥远两端的同一宇宙


黑洞的起源:

一般认为黑洞是爱因斯坦理论所导出的典型例子之一,殊不知早在十八世纪已经根据牛顿力学预言了它的存在。在1783年,英国的物理学家密契尔就已经利用错误的牛顿力学导出类似的解,称为牛顿黑洞;1796年,法国的拉普拉斯(Laplace,Piere Simon)在他的着作中也有提到。但是正确的黑洞形式直到相对论之后才真正出现,称为史瓦西黑洞


黑洞的结构:

黑洞最重要的结构就是「事件水平面」(event horizon),有的翻译成「视界」;又称为「史瓦西半径」(Schwarzschild radius),在此范围之内的所有物质会被吸到黑洞内部,要超越光速才能脱离黑洞的吸引。而此范围是由史瓦西于1916年由相对论所推导出的解。奇点是黑洞另一个重要的结构,位于黑洞的中心。其特性为:体积为零,质量无限大。因此,若欲穿越黑洞,一定会被它强大的压力所压扁


爱因斯坦的罗森桥:

黑洞还有一个特性,就是会再另一边得到所谓的「镜射宇宙」。爱因斯坦并不重视这个解,因为我们根本不可能通行。于是,连接两个宇宙的「爱因斯坦罗森桥」(Einstein Rosen bridge)被认为只是个数学技俩。但是,在1963年时,新西兰的数学家克尔(Roy Kerr)的研究发现,假设任何崩溃的恒星都会旋转,则形成黑洞时,将会成为动态黑洞;史瓦西的 静态黑洞并不是最佳的物理解法。然而,实际上恒星会变成扁平的结构,不会形成奇点。也就是说:重力场并非无限大。这使得我们得到了一个惊人的结论: 如果我们将物体或宇宙飞船沿着旋转黑洞的旋转轴心发射进入,原则上,它可能可以熬过中心的重力场,并进入镜射宇宙。如此一来,爱因斯坦罗森桥就如同连接时空两个区域的通道,也就是「虫洞」。

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若宇宙飞船以旋转方式进入「爱因斯坦罗森桥」虫洞,或许可以到达另一个时空(本图取自"穿梭超时空"一书)


虫洞:

目前对于虫洞,有许多不同派的说法,也一直有新的理论诞生。在此就举霍金(Hawking,S.W)索恩(Kip Thorne)这两位着名的理论物理学者分别对虫洞的想法。霍金认为虫洞是无数个平行宇宙的连接处;原本为了解决「薛丁格的猫」之想法,引申为多重宇宙(在时光旅行之章会谈到)之后,就变成了此理论。霍金所提出的量子宇宙学中之「宇宙波函数」所结构的多重宇宙由极小的虫洞连接,仅有一蒲朗克长度

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霍金认为虫洞是连接许多不同宇宙的通道(取自"穿梭超时空"一书)

索恩的研究范围则在于:虫洞对于时光旅行的可行性。他的理论甚至被登在世界知名的「物理评论通讯」杂志上,从来没有有关时光旅行的点子被搬上这种据权威性的刊物。索恩和工作伙伴认为根据虫洞理论上可以制造出合理的时光机,他们的虫洞是连接不同的时间,至于详细的情形后面会再说明。



PART2 浅谈时光旅行


前言:

时光旅行是小说、电影中常见的情节,例如:「寻秦记」、「Time Cop」、 「The 12 Monkeys」、「Planet of the Apes」、「Timeline」等。但是, 你曾想过,这些可行吗?人类到目前为止,仍然对时间的本质不完全了解。因此,对于时光旅行是否可行的看法,因人而异。有人认为利用超光速,可以回到过去;亦有人以为 ,时光旅行根本不可行,因为会出现「弑父谬论」。究竟时光旅行可不行?要用什么方法才能办到呢?以下我将作一个简单的介绍。


逻辑性:

如果有时光旅行,可能会有4种理论:

(1)Fate事实Circular Causation循环因果:这是四种理论中较合理的。主旨在于我们如果能回到过去,我们只能「完成历史」而不能改变历史。假设你回到过去企图去拯救意外身亡的朋友,你会发现你是造成他死亡的原因,而无法救他一命。在后面我会用「最小作用量原理」来解释这项理论。

(2)Alternate Universe平行宇宙:你回到过去,只能创造或到达一个新的平行宇宙,当你回到现代时,会发现什么都没变,因为你又回到了自己的宇宙。原则上此论点原本是用来解决量子力学中的测量问题(薛丁格的猫),由爱佛瑞(Hugh Everett)在1957年提出。由此项学说,牛津大学的道奇(David Deutsch)还延伸出了「量子电脑」的性质;因为不在我们探讨的范围之内, 我就不再多谈了。

(3)Success成功:以简单的逻辑来看,改变历史的行动决不会成功,所以此 理论很明显的矛盾。最着名的例子就是「弑父谬论」。

(4)Observer Effect观察者效应:你会很快的了解到,当你改变历史时,根据混沌原理,未来的你将产生无限种可能,但只有你自己知道历史已改变, 你可能会变成一个不被世界认同的「陌生人」,也就是「观察者」。

看完上面四个理论,不难理解,唯一能让理论学家认同的只有理论(1)理论(2),世界上杰出的理论学者也锲而不舍的寻找推翻理论(3)、(4)的方法。俄罗斯的物理学家诺维可夫(Novilov,I.)在1989年成功地解释了时光旅行的基本逻辑,敝人将在后面再详细说明。


封闭回圈的概念:

时间回圈的正式名称是「封闭时间状曲线」(closed timelike curves, CTCs),虽然根据广义相对论还无法判断其正确性,但它并不违反简单的物理规则。

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行尸走肉CTCs图(取自"穿梭超时空"一书)

有篇着名的短篇故事「行尸走肉」(All you Zombies)推荐给大家,其中对 于回圈的描写非常深刻,也非常容易了解。但是马上有人提出矛盾了:假设有个潦倒的科学家试图造出第一台时光机,突然有位不知名的老绅士,送他一大笔钱,并 告诉他时光机的方程序和电路图。结果,它发明了时光机之后,大赚了一笔,回到过去帮助潦倒的自己完成了机器的建造。问题出于:时间旅行的概念究竟从何而 来?在此我再次地重申,时光旅行会完成历史,所以或许根据完备的理论,在不久的将来我们可以证明这个矛盾是可以解决的 。


理论的根据:

史上第一项支持时间旅行的数学根据,由爱因斯坦的维也纳籍好友哥德尔 (Kurt Godel)提出,其实他提出这个论点的用意是在说明相对论的缺陷。但此理论亦有个缺陷:它假设宇宙尘或气体会再宇宙中旋转;经过观察,我们并未发现会旋转的宇宙尘。1963年,纽曼(Ezra Newman)昂提(Theodore Unti)唐伯李诺(Louis Tambrino)亦提出了一个时光旅行的解。这个「病态的」理论,被传统理论学者称为「NUT」(三个人的姓)解法。因为他们的宇宙根本跟黑洞没两样。至今,爱因斯坦的相对论已经延伸出许多病态无比的解法,如果爱氏再世, 一定会被这些理论搞疯。其中对于虫洞的解法,也容许某种形式的时间旅行 。但CTCs的问题仍然存在,它是否会违反经验法则?这个问题到了1989年才出现曙光。


最小作用量原则:

经典的时光旅行谬论「弑父谬论」似乎推翻了时光旅行的可能性,因为它违反了因果律(causality)英国剑桥大学的霍金(Hawking,S.W)对于这项谬论提出了解释「时序保护假说」(chronology protection conjecture):如果要将时序路径弯曲到自己本身,在它闭合之前,即会产生「时空奇点」 (space-time singularity)。在此处的时空曲率无限大,所有的物理性质都不适用;霍金因此指出,时光旅行是不可行的。(注:奇点为体积为零,质量无限大的点;由相对论可求出的解之一。)
虫洞理论学者索恩(Kip Thorne)莫里斯(Michael Morris)尤瑟福(Ulvi Yurtsever)提出另一种看法,他们将原本的逆伦血案改成「量子台球」 (quantum billiard ball)问题。他们假设一台球置于虫洞的入口,而出口对准台球本身。因此,台球会经由虫洞出来将先前的自己撞偏或撞进洞中。若 它无法将自己撞进洞中,即违反因果律;反之,则符合因果律。关于虫洞如 何造成时光旅行,在后面会详述。俄国的诺维可夫,在1989年为了「量子台球」找出了适当的解释「最小作用量原则」(least action principle) 。简单来说,就是「费马定律」:光会选择光程最短的方式行进(最短时间原则),在力学中,粒子会寻求作用量最小的进行踪式。而诺维可夫计算各种台球路径的可能性之后,加以比较, 发现不被撞偏的作用量最小;也就是并不会违反因果律。因此,目前我们可以论定CTCs是合乎逻辑的,也增加了时光隧道存在的可能性。但是,要怎么做才能实现呢?



工具:

假使理论上不违反因果律,那工具呢?目前最具可能性的时光机,是由虫洞理论学者索恩(Kip Thorne)莫里斯(Michael Morris)尤瑟福(Ulvi Yurtsever)于1988年所提出:利用虫洞的特性形成时光隧道,并且顺利地完成有效的时光旅行。所谓的有效指的是:空间压力不至于使工具毁坏,且时间在可行的范围之内。他们称这套解法为「可穿越的虫洞」(transversible wormhole)。这个理论起源于1985年时,沙根(Carl Sagan)将小说「接触未来」(Contact)的草稿交给索恩,请他帮忙想出如何超越光速而不违反科学规则的方法。索恩他们利用逆向操作找到了解答。

虫洞的性质在前面已有专门篇章介绍,在此不多讲述。利用虫洞来进行时光旅行的原理很简单,连物理研究所的学生都能计算出来;1985年加州理工学院的广义相对论期末考上,索恩以虫洞解法作为题目。许多学生都做了详尽的数学分析,却没发现这套解法能实现时光旅行。而更惊人的是,穿越虫洞非常舒适,全程只需两百多天,重力小于1G!他同时也提出此理论属于CTCs,并不是改变过去。这项论点已由诺维可夫证明。

时光旅行的方法如下:设想虫洞的两端原本处于相同的时间(如下页图所示) ,将其中一端以接近光速拉到远处后再拉回原处,发现其时间过得比较慢,所以拉回原处后时间较早。因此,我们若从图中左方的虫洞进入,再从右方的洞口出来,便可回到过去。

但问题是:如何制造虫洞?如同索恩和同事所说,主要的难题在于如何利用「特异物质」(exotic matter),以建造可通行的虫洞。这种特异物质之压力 值为负,能够撑住虫洞。这种「负能量」的物体(比真空的能量少)是使虫洞 不闭合的主要物。可是,在基础物理学中有一项基本定理:所有的物体都带有正能量,称为「平均弱能量状态」(averaged weak energy condition, AWEC),要打破AWEC状态才能进行时光旅行。

这项问题原则上已被「喀斯米尔效应」(Casmir effect)解决,由于这项理论有点复杂,将在后面的篇章再专门介绍。

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索恩的虫洞时光机原理简图(取自科学月刊)

目前索恩的时光机尚未被科学界完全接受,因为它缺乏一个完整的量子重力理论霍金即认为该虫洞会在过程中封闭,无法完成时光旅行。虽然现在众家纷云,但"穿梭超时空"一书的作者加来道雄认为,或许这些都可以用超弦理论来验证。当然,如果真的有时光机的话,也不是我们目前的科技所能制造的。



PART3 喀斯米尔效应(Casimir effect)

1948年,荷兰物理学家喀斯米尔(Henrik Casimir)证明,可以利用量子理论创造「负能量」: 只需要两块不带电的无限大并联金属板。以量子场的观念来看,真空并不是空无所有,而是所有可能的场分布的和; 而这些场分布总和的物理效应,和真空一致,如:电荷为零、能量为零..........等。我们先定义空无一物的平直空间中的能量密度为零。而两片平行导 电金属板之间的电磁场真空,它的能量密度和空无一物的能量密度相比(经过复杂的计算),差值为负数,意味其电场能量密度为负值。

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图( a )中是空无一物的真空,各种不同波长的场,总和等于真空值。定义它能量为零。
图( b )中如果在真空中置入两片平行导电板,再板上只有振幅为零的场才能存在,比较之下发现其能量值为负。(取自科学月刊第二十七卷第二期)

如果喀斯米尔是对的,那么两片平行金属板应有吸引力,和两片板的距离六次方成反比。1958年,美国麻州理工学院的史巴内(Sparnaay,M.Y)在实验室中测到了这样的吸引力,证实了喀斯米尔效应。因此,若要制造时光机,就必须在虫洞口放置两片巨大导电板,但其强大的电磁场所需的能量是现今科技所望尘莫及,看来距离时光机之路还有一段距离。


时光机器(The Time Machine)

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时光机器或可望成真

【大纪元7月27日讯】(大纪元记者悠游编译)杰出的科幻小说家威尔斯在十九世纪描绘的许多事情,后来多少都成为了现实。他1895年设想的「时光机器」亦有望成为现实。一以色列科学家日前提出一个更符合实际的时光机器设计方案,并不需奇特的条件和材料。据科学新闻网16日报导,以色列海法(Haifa)理工学院的物理学家奥瑞(Amos Ori)做出了一个时光机器的设计方案,与过去大多数设计不同的是,这台机器只需要正常的材料和可达到的真空状态。物理定律似乎允许时光旅行。有一种形式的时光旅行一直发生在现实世界,那就是我们无法逆转地在走向未来。爱因斯坦相对论指 出以加速度进入未来的可能性。假设一个人花费一年时间处于稍低于光速旅行的火箭中,由于如此快的速度会使其时间走得慢,那么此人回到地球后会发现时间已经 过去了许多年。以那种方式,旅行者就可以跳到未来了。跳回过去又是另一回事了,但相对论也对此给出可行的答案。该理论认为重力会使时空弯曲,且会减慢时 间。那就是为何时光旅行的理论家认为,会有可被自然或人工力量弯曲的时空区域,人在这样的时空环中就可以做时光旅行。在8日的《物理评论快报》(Physical Review Letters)上,奥瑞提 出新版的时空环理论。他表示,以普通的材料就可制造出这样一个像甜甜圈形状般时空环。在甜甜圈中心形成的时空扭曲,是因为附近其它巨大的质量团所造成,这 些质量团可能包括一个黑洞,或者来自于甜甜圈内的重力波干扰。如果要回到过去,在火箭内的旅行者需要迅速在甜甜圈内拉锯式地飞行,每一次进入过去的时空一 点点。美国塔夫斯大学(Tufts University)的奥蓝(Ken Olum)质疑奥瑞的观点。至今,科学家需要使用庞大的奇特物质负能量(negative energy)来做时光机;这种物质理论家认为只有极小量存在。英国剑桥大学的霍金(Stephen Hawking)于1992年证明,没有负能量就造不出时光机器。但奥瑞反驳霍金的分析,并指出某些情况不适用此。哥本哈根尼尔斯玻尔研究所(Niels Bohr Institute)的诺维科夫(Igor Novikov)认为奥瑞的甜甜圈状核心观点「相当有原创性且可能不需要不实际的材料。对于时光机器的研究很有价值。

最新研究証明愛因斯坦“廣義相對論

新快報訊美國太空總署10月21日表示,科學家及大學研究員首次准確發現,人造衛星圍繞地球轉動時會被些微拖離原有的軌道,此結果証實了地球轉動會令周遭的時間及空間結構變形,亦都証明了愛因斯坦在1915年發表的“廣義相對論”是對的。物理科學家薩拉蒙指出:“地球轉動時會扭曲旁邊的時空,愈接近地球,變形的情況愈嚴重。以往人們從未偵察過時空變形這種被稱為“結構拖曳效應”的現象。這次是我們首次實實在在且直接地錄得對象轉動時引起的變形現象。”令人造衛星偏離軌道,美國太空總署地球系統技術聯合中心的帕夫利斯指觀察結果與保齡球在糖漿轉動相似,他說:“保齡球旋轉時會牽動旁邊的糖漿,所有在糖漿的物品都會在保齡球周遭移動。相同地,地球轉動時會牽動周遭的時空結構,令接近地球的人造衛星偏離軌道。”地球轉動,會令周遭的時間及空間結構變形帕夫利斯以及馬裡蘭大學的學者監察2個圍繞地球的人造衛星,發現人造衛星在地球扭曲空間時真的偏離軌道。帕夫利斯表示:“我們量度地球與人造衛星之間的距離,准確度達幾毫米,而且我們已將所有已知的力量剔除,例如潮汐力量及引力模型錯誤等。所以結果不可能被其它力量影響。”“激光地球動力學衛星”1號及2號就是負責量度地球與衛星距離的探測儀器,它們隻是一大塊金屬片,表面鑲有反射器,能將地面發射站發出的激光反射,令控制站能輕易追蹤它們及量度探測器的距離。明年4月將再次驗証,探測衛星會以蝴蝶形的軌道運行,能促使回轉儀的旋轉。愛因斯坦的廣義相對論預言,如地球這些旋轉的物體會拖曳周遭空間,令回轉儀些微偏離軸心。今年4月,美國太空總署發射攜有4顆回轉儀的“重力探測器B”, 科學家會先將回轉儀內4顆石英球的自轉軸瞄准在一個特定的方向。如果愛因斯坦的論點正確,探測器進入太空后,地球重力的影響會改變石英球自轉軸的方向。科 學家指明年4月得到的結果將能更准確驗証愛因斯坦的理論。愛因斯坦的相對論並沒有排除“時光旅行”的可能性。時光倒流不再是神話“時光倒流”似乎是電影中天方夜譚的情節,但其實愛因斯坦的相對論並沒有排除“時光旅行”的可能性,若能得“蠕虫洞”和“負面能源” 的幫助,人類縱橫古今不再是神話。根據愛因斯坦的相對論,除引力外,任何力的傳播速度都不能超過光速,隻要存在一個物體,它的引力立刻根據牛頓萬有引力定 律傳播到無限遠的距離。而根據愛氏的理論,時間和空間可以在光速中發生變化,例如一個物體每秒以30萬公裡的光速飛行時,空間可以縮短,時間可以變慢。若 以愛氏理論推測,速度慢於光速,時間是向前,達到光速時間會停止,若超過光速,時間便會倒流。科學家的研究發現,若宇宙飛船在經過重力場時能將重力場的拉 力轉換成推力,便可在那段時間內以光速飛行。美國物理學家福特和羅曼認為,愛氏的相對論並無排除快於光速的“時光旅行”,但“時光旅行”必須具備“蠕虫洞”及“負面能源”兩大條件。宇宙間不同的時間和空間可通過“蠕虫洞”互通,“負面能源”可以抗拒地心吸力,用來打開“蠕虫洞”並穩定“時光隧道”。

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赫伯乔治威尔斯(H.G. Wells)在他着名的《时光机器》一书中,把男主角送到他所谓的「未来」, 也就是一趟跨越三千万年的旅程,让这位男主角进入接近世界末日的未来时空。场景中的未来生物,就像在即将烧尽的太阳下,奄奄一息的乌贼。其实威尔斯并非第 一位幻想时光旅行的作家,但他的时光旅行是以时光机器将人送到不同的时空,而不是像某些时光旅行小说所描述的,用魔棒一挥便可纵横不同的时空。且威尔斯在 书中还将时光机器的效用发挥到了极限,使得这部机器飞进未来的方式就像是脱缰的野马,威尔斯笔下的男主角便说:「我早就告诉过你,时光旅行会让你感到头晕眼花,而这次,我在马鞍上没坐稳……

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剧情简介:
1895年,纽约,哥伦比亚大学的副教授亚历山大·哈德金博士,人近中年却仍抱有着孩童一般的好奇心和求知欲,满脑子旁人看来稀奇古怪的理论。这些理论从来得不到校长的赏识,总是被看作“不切实际的幻想”而打入冷宫。纵使如此,亚历山大还是决定自行建造一部时间机器来向世界证明一一人类完全可以在时空中穿梭旅行。发明家及科学家亚历山大哈德金一心想要证明时空旅行是有可能的,当他心爱的未婚妻在发生一场意外死亡后,更加速他发明时光机的决心,在他的心中只有一个念头,发明时光机,回到过去,改变悲惨的现实,为了避免冒然改变过去所可能造成的逻辑混乱时空崩塌哈德金全力着手飞向未来的计划。整个建造过程都进展得非常顺利,亲手建造的机器终于完美地启动,时间如流水般划过,世界以惊人的速度变化,时间旅程展现出一幅幅奇丽而又壮观的景象。但是第一个目的地他回到了过去并阻止了他心爱的未婚妻所发生的那一场意外但他很快就发现一件事,那就是过去是无法改变的他心爱的未婚妻还是死於另外一场意外中。接着时光机器接着让他成功地抵达了第二个目的地----2285年的纽约时间机器的降落地点已经不是他出发时的实验室,纽约周遭环境的改变更是让他大吃一惊。公众图书馆变成了彻底的虚拟真人交互式访问系统,他在哪里遇到一个电脑虚拟人物瓦克斯瓦克思上知天文下通地理,却无法回答亚历山大的时光机为何无法改变过去的问题,这时亚历山大听到公众图书馆里面旁边的人们正热烈地谈论着关于在月亮上建立新殖民地的雄伟计划。受到科学家本能的好奇心趋使,亚历山大迫不及待地动身前往另一个未来--2701年。谁也没有料到,在未来等待着他的是如此难以想象的险境。人类的殖民计划出了大问题,肉眼就可以察觉天空中的月亮已经变得比过去大得太多。事实上殖民计划给月亮带来不可逆转的伤害,月球的

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