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这是号称富人杂志《礼志》的约稿,是其中探险系列中的一篇,请勿转贴。

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就时光旅行或时光机器这个话题我大概写过至少两篇专栏文章,每次涉及的无非是大众对回到过去的兴趣,以及与此相关的电影。最近的一部与回到过去有关的美国电影是《热浴盆时光机》,我没看过,看来是部胡闹恶搞片。上次应邀去新电影传奇谈时光旅行,因为中国的一部郭达主演的电影《甲天下》中也有时光穿越,与牡丹花的故事有关,涉及到唐朝的武则天时代、民国和现代。

让我印象深刻的涉及回到过去、或从未来回到现在的电影自然是四部《终结者》电影,前两部由詹姆斯•卡梅隆执导,前三部由阿诺德•施瓦辛格主演。故事情节大致是,到了2029年,机器和电脑统治了世界,而人类则在抵抗领袖约翰康纳带领下与电脑作战。电脑为了彻底解决这个问题,派了机器人回到过去企图在康纳出生之前杀死康纳的妈妈,失败后又派更加强大的机器人回来杀康纳本人。再次失败后,电脑又派回功能更加强大的女机器人。当然,好莱坞的桥段不论如何变,最后自然是代表正义的人类胜出。

 

与时光旅行有关的著名中文小说,应该是黄易的《寻秦记》了。男主角项少龙是一名现代特种部队的士兵,参加了时光机的实验,被从21世纪搬到了秦始皇即位的前一年,通过一系列活动改变了中国历史。

不论是小说还是电影,人类或者机器人回到过去的目的基本是一样的,就是为了改变历史。那么,从科学角度来看,历史可以这样被改变吗?多数物理学家认为,这肯定是不可以的,尽管这个话题是人们最感兴趣也寄以很大希望的话题。你想,有几个人会对自己走过的路满意呢?谁不想重新活一回,能够活得更好些,或者更有价值一点?当然,也有些人纯粹出于好奇,想回到古代看看。例如,我非常想到古希腊看看,想体验一下那些逍遥的希腊艺术家、文学家和哲学家们的生活方式。如果可能,我也想回到盛唐时代的长安看看,听听万户捣衣声。当然,我是写现代诗的物理学家,可不想和李白等人面对面地聊天,怕美学思想差距太大。

与时光旅行相关的一个具有宗教感的电影是根据已经去世的著名天文学家和科普家卡尔萨根小说改变的电影《超时空接触》。电影中那个巨大的时光机器是按照从外星收到的信号指示做的。女主角艾莉(茱迪•福斯特饰)在极短的时间内做了一次不可思议的旅行,但谁也不相信她说的故事,因为时光机在启动之后很快就坏掉了,艾莉的座舱直接掉到海里了。那么,到底发生了什么?原来艾莉确实通过了虫洞旅行到织女星,并见到了她去世很久的父亲。超时空旅行是真的,而艾莉所见到的父亲则是外星人通过下载艾莉的记忆模拟的,艾莉会见父亲的那片飘渺美丽的海滩也是虚拟的。

在物理学中,虫洞本身原则上是存在的,我们可以利用虫洞来缩小空间上的距离。如图所示,在一个两维的世界(即平面世界),有两点相距很遥远,比如说一个是我们银河系的所在,一个是另一个和银河系类似的星系所在,也许相距有成千上万光年。即使我们用最大可能的速度光速来旅行,在我们一生中也不可能到达(我们暂时不谈将时间缩短的相对论效应),我们有什么办法从我们的星系到达那样遥远的地方呢?如果宇宙真是一张巨大的两维的纸,我们可以弯曲这张纸,在两点各开一个圆洞,然后用一个很短的柱状物将两个圆洞连接起来。如果这个圆柱很短,那么在两维世界中我们就可以通过这个圆柱旅行到另一点。这是两维的虫洞。现在,我们需要发挥一下想象力,将这个两维玩具式的虫洞推广到我们居住的三维空间。

前面谈的只是空间旅行。要实现时光旅行,我们就需要利用虫洞制造时光机。原理大致如下,虽然物理学上这样的虫洞能否实现极具争议。与前面类似,现在这个虫洞不再是连接两个遥远星系的虫洞,而是连接地球上两个城市的虫洞。这个虫洞即是在我们看到的时空之外的一个时空通道(见下图)。假想上方那个出口位于北京,下方出口位于南京。通常我们从北京去南京,要从正常的我们地球上的路径走,不论是坐火车还是坐飞机。现在,我们建议用这个虫洞制造一个时光机。这很简单,我们想办法将位于南京(下方)那个出口加速再减速,然后放回到南京。狭义相对论告诉我们,如果 此时一直待在这个出口的人与住在南京没有动的人对照时间,南京人的时间过得快了,也许与出口的人相比,相差了一百年。待在出口人觉得还是2011年,而位于南京的人已经在2111年了。如果这个时候一位南京人进入这个出口旅行到北京去,他发现北京还处于2011年,他从未来回到现在了。这很像《终结者》中的机器人,从未来回到现在。
将上面的时间平移一下,南京人就可以从2011年回到1911年,正是辛亥革命的那一年。也许,他也能像项少龙那样改变中国的历史进程呢。但从我 的描述可知,南京的那个出口至迟也得在1911年开始加速和减速运动。也就是说,这个时光机的制造不得晚于辛亥革命那一年。

但是,制造这么一台时光机我们需要负能量,迄今为止我们还没有发现负能量。物理学上,有很多理由认为负能量并不存在,从而这台假想的时光机永远不可能被制造出来。但是,少数物理学家还一直在写论文,企图找出一个解决的办法。尽管我本人也不相信时光机会被制造出来,我愿意和大家在喝咖啡的时光聊一聊这种可能,毕竟,我们的生活需要想象来丰富。 

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李淼

李淼

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男,1962年10月出生。中山大学天文与空间科学研究院院长,研究方向包括超弦理论、量子引力等。 1982年毕业于北京大学物理系,1984年在中国科技大学获理学硕士学位,1988年在该校获博士学位。1989年赴丹麦哥本哈根大学波尔研究所学习,1990年获哲学博士学位。1990年起先后在美Santa Barbara加州大学、布朗大学任研究助理、助理教授,1996年在芝加哥大学费米研究所任高级研究员。

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