科幻讲座

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   本文发表于《科幻大王》2000-2001年度“科幻之翼”专栏。对一些幻想(例如能不能实现时间旅行等)展开推理和想象。追溯过去的人类幻想如今是否已经实现,或能不能实现。属于讲座性质,不是小说。
  

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时间旅行
              飞腾科幻军团/绿杨



  世界科幻大师威尔斯的名著《时间机器》发表以来,引发了无数人们漫游时空的种种遐想。在宇宙航行已经成为现实的今天,时间旅行的魅力变得更加强烈。连不看科幻小说的人都知道,玩弄时间这张牌能把人"瞬间"带到遥远的未来,扮演一次刘姥姥进大观园的角色,观光一番1000年后的世界,再和我们的子孙后代聊聊天,体会一下未来世界最时髦的生活方式是什么滋味。或者,逆着时间之箭回到远古的侏罗纪爬行动物的世界,在蛮荒原野的参天古树丛林中窥探一下庞大丑陋的恐龙。古生物学家可以到寒武纪去找几只三叶虫,这是极珍贵的旅行纪念品。现在只能找到这种虫子的化石,它早已绝迹了。
  目前科幻作家写的时间旅行小说,都是以当今人类为时间起点来描述将来和过去的,从不曾超越地球过去史、将来史的范畴。其实如果抛开这条轴线,想象的视野还可以开阔得多,时间旅行能吧我们带到宇宙的任何一个星球,甚至带到创世大爆炸的那一点上。
  威尔斯给我们提供了时间旅行这个奇妙的图景,不过这篇世界名著并没有提到这台神奇机器是怎样把人送到另外一个年代的空间的,他没有讲述时间机器的原理和构造。当然,这毫不影响这篇巨著的成功和价值,科学幻想只要提出有可能发生的事件就够了。
  那么从科学的角度看,究竟有没有可能真正实现时间的旅行、在广袤的四维时空中任意驰骋呢?
  没有人能作出确切的回答。但从理论上说,时间旅行符合《相对论》的基本原理,因此应该是可能的。在时间中冲浪的依据说来也很简单:你能在太空的任何方向漫步(这一点宇航员早就实现了),就能在时间中旅行。因为四维时空是一个整体,你能向这边走,也能向那边走。
  四维时空是什么意思?在过去,牛顿认为空间是三维的。假如太平洋上空有一架飞机,要描述它在哪儿就必须指明它所处的经度、纬度和高度,这就是三个维。如果飞机是停在那里不动的话这样描述就够了,但飞机是在运动着的,过一会儿就不在那儿了,所以不加上时间就没法说明确切的位置。爱因斯坦给牛顿的空间观加上了时间这个维,使得时间和空间成为一个不可分割的整体,由此称为四维时空。时空既然是一个整体,因而时间和空间就可以互相转换--把左边荷包的钱放进右边荷包里,你仍然拥有那么多的钱。时空怎样转换呢?我们都知道光速是30万公里/秒,以此计算,你若赢得1秒钟时间,就能在空间上"跳过"30万公里。
  其实,从某种意义上说我们每天都在进行"时间旅行",你用10分钟走了1公里,也可以说化10分钟时间换取(移动)了1公里空间。不同的是,真正的时间旅行是指在接近光速那样的高速运动下,时间流逝的快慢会有所不同,并由此产生空间的变换。换句话说,是通过时间的延伸(或压缩)来移动空间的位置。
  这就是时间的旅行。《相对论》允许时间和空间的转换,如果《相对论》是正确的,那么时间旅行的设想就完全是站得住脚的。
  既然可以进行时间旅行,那么又有两种选择,到未来去呢还是回到远古?也就是说将时间箭头指向前面,还是指向后方?
  指向前方的时间旅行比较容易想象,所以我们先到未来世界去遨游一番吧。正的(指向未来的)时间旅行只要解决一个关键就能实现,就是如何赢得时间。按说时间是所有的人共享的东西,格林威治天文台的大钟秒针每移动一格,世界60 亿人每个人都同样享受了一秒钟的时间,难道还有谁能占到便宜、独特地度过了两秒钟那么长的时间?这在日常生活中的确如此。但在物理学的时间里,这却是可以的。根据《相对论》原理,时间是相对的,1秒钟对于你和我可以不一样长。由时间相对性推演出来的所谓"时间膨胀效应",就能帮我们"赚到"(跨越)时间提前到达未来世界。时间膨胀现象非常奇特也非常有趣,它的意思是:高速运动的物体,时间会流逝得慢一些。有一个通常被忽略了的事实:乘飞机旅行的人如果戴着一只足够精确的手表,着陆后他会发现表的指针比标准时间慢了一点点--只是这个"一点点"太微小了,没有那样精确的表能够反映出来而已。只减慢很少的"一点点",是由于飞机的速度远远算不上"高速运动",本微利就薄嘛。要是换上亚光速的星际飞船情形就不同了,高速运动下"时间膨胀效应"就会比较明显。假如有一艘航速为光速的98%(即293,800公里/秒)的宇宙飞船从地球起飞,它将要横越太空前往离地球4光年(光年不是指时间,是指距离长度。1光年约等于9.4万亿公里)之外的半人马座a星。按通常的方法计算,飞船得化将近4年时间才能到达那颗不断对我们抛媚眼的漂亮恒星。其实不然,飞船是以接近光速的高速度飞行的,宇航员的手表就会走得比地球上的慢。地球上过了5分钟,飞船上才过一分钟,即1/5。换句话说,飞船的宇航员每过1分钟就不知不觉地赚到了4分钟时间。因此他只用了4年的5分之一时间(即不到10个月)就到达了目的地。结果是他来到了一个时间上超前的世界,那里的事情本应是4年以后才会发生的。假如那颗星上有人,他们会把宇航员看作是"从过去来的人";而宇航员则认为自己处身于未来世界里。
  这就是沿着正向的时间箭头奔向未来的原理。至于能不能真正实行这样的时间旅行,则要取决于能否造出亚光速的宇宙飞船等等技术性方面的问题了。
  运用时间膨胀效来赢得时间看起来十分玄妙,但却是经过科学观测证实了的事实。观测表明,环绕地球运转的人造卫星里的钟表确实比地面上的走得慢些。只不过卫星的运行速度虽然比飞机快但还远不算是"高速运动",所以赢得的时间也微乎其微,短得可以忽略不计。但无论如何,正向的时间旅行是可以采用这种办法的。
  除了时间膨胀效应方式,还有其他逆时间旅行的办法,"时空隧道"是其中之一。根据爱因斯坦的时空观宇宙空间是弯曲的,由于弯曲,相隔很远的两个空间可以卷过来靠在一起,这就形成一条可以跨越的"捷径"。穿过这条"隧道",就来到另一个空间。我们很容易在桌子上"论证"一下这个看起来颇为抽象的概念:用一根一尺长的绳子,每隔一寸打一个结算是1光年的距离,然后摊开在桌子上。再把它圈起来,使第三个结压在第七个结上。这样,一只蚂蚁从绳头开始往前爬,爬到第三个结处时就可以直接跨到第七个结上去。结果是它只爬行了三光年的路程,就来到了七光年的地方,从而省下(赢得)了四光年路程的时间。这可真是妙不可言!然而,理论上虽然是这么说,但实际上还很渺茫。究竟有没有这条隧道存在,它在那里,宇宙飞船能不能钻得过去都还是个问题。
  至于回到过去世界的负时间箭头(指向过去)的旅行就复杂多了。先撇开某些还有争议的理论,负时间箭头旅行的办法倒是有的,穿越 "蠕虫洞"或"时空隧道"是众所周知的方法之一。通过这条捷径到达的新空间既可以是未来的时空,也可以是过去的世界。如果是后者,我们就回到了过去--寒武纪,侏罗纪,或者甚至在地球诞生之前的古老世界。
  除此之外,如果飞船能以超光速飞行也能回到过去,因为在超光速运动时时间是倒流的。打个通俗的比方,我们以比光速还快的速度去追赶一束阳光,由于我们跑得比阳光快,回转头看后面就如倒放电影般见到先前发生的事件。
  宇宙处在不断膨胀之中,多普勒效应的红移现象证实了这一点。宇宙膨胀如果达到了某个临界点它就会停止膨胀并坍缩回来,这时一切都反转过来了,空间的压缩使分散的恒星聚拢起来,开放的花朵重新收缩,时钟也将倒转。不过这不是人力能够做到的,如果真有这么一天,享受逆向时间旅行的将是所有的天体和生物,不仅是某一个大胆的旅行家。
  你看,为了实现回到过去的梦想有这么多方法可供选择。然而,根本的问题是时间这个东西究竟能不能逆转?如果不能逆转,就根本谈不上回到过去的旅行。《相对论》把时间看成是一维的,也即一条直线。你站在这条直线上既可以向左边走也可以向右边走,不存在正反方向的问题。因此走向过去是可能的。霍金也曾认为时间虽然有方向,但象镜子一样是对称的。一个跌落的皮球从地上弹起来,把这过程拍成电影,不论顺序放还是倒着放弹跳过程都没有什么区别。从这点说时间是可以逆转的。但是另外一些情况就不同了,雪人在太阳下融化成地上的一滩水,这段影片如果倒放就变成了一滩水爬起来成为一个雪人,那当然不可能有这回事。按此,时间又是不能倒流的,这是"时间不对称"的观点。后来霍金承认,"时间的镜象对称"错了。总之这个问题还在争论,但是越来越多的研究支持时间是不对称的。
  我们姑且假定时间可以倒转,一个人死的时候实际上还没有出生,这就乱了套了。时间箭头一旦逆转,已经死去的人一个个从棺材里爬起来,而且越活越年轻然后变成了吃奶的娃娃,最终回到了娘胎里,这样他起码活了两次。欠别人钱的家伙不必急着还债,尽管拖着好了。因为时间迟早会回复到以前的日子,借钱这回事压根就没有发生过。怕老婆的先生兴许能得到一个机会,重新找个温柔的娘子。这听起来都满不错。不过嘛,在时间倒流的同时,这个人的思想必然也在同步倒回去,那么他怎么感觉得到时间在倒退呢?负的时间流向,负的思想过程,负负得正,这个人觉得时间在正常地"向前"流逝。在他看来,皱纹、胡子和弓背佝腰是天经地义的童年时代,而牙牙学语的奶娃则是老迈之年。幼儿园的孩子碰到一起就摇头叹息:"光阴如箭,似水流年,岁月催人老啊!"
  有一个关于时间旅行的"祖父悖论"。一个人回到过去,遇到了他年轻的祖父。如果他把祖父杀死,会发生什么事情?没有祖父就不会生出他这个孙子,他又从何"回到过去"?这个悖论从逻辑上否定了逆时间旅行的可能性。
  总而言之从目前的认识水平看,回到远古的旅行虽然是科幻小说极具魅力的好题材,但实际上实现的希望是很渺茫的。
  最后,对于那些为此感到失望的人来说,倒也有个退一步的弥补办法。我们不能回到过去的世界,但要看看过去的世界却是很容易的。去看太阳吧,太阳的光线要8分钟才能射到地球,你看见的是太阳在8分钟以前的样子。去看星星吧,那是它几千年、几万年前的尊容。这样我们大概多少能得到一点满足。 (完)
  
  本文由作者本人提供,飞腾获独家授权。
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