霍金的時空穿越指南

時空旅行是人類夢寐以求的事。光是想象一下遨遊太空,就讓人興奮;要是能坐上比光速更快的飛船,當個時空旅人,穿越到未來或者過去,那就更爽了。不過,想象歸想象,能不能實現,還得物理學家來解答。

霍金無疑是大家心目中物理學家的偶像代表。無論是他一生與“漸凍症”搏鬥的勇氣和意志,還是他在引力物理等方面的科學貢獻,都讓他成為知識領域的一座讓人仰慕和敬重的高峰。他從小就喜歡思考大問題,人類從哪兒來?宇宙怎麼開始的?所以他的同學戲稱他是“愛因斯坦”。他在理論物理方面所取得的成就,正是得益於他喜歡探究本質的思考習慣。

在遺作《十問》中,霍金延續了這個習慣,提出了關於宇宙的十個終極問題,引導讀者們深入思考宇宙以及人類的未來命運。人們最關心的黑洞、時間旅行等內容,自然是《十問》中少不了的話題,因為霍金本人對此非常著迷,在2007年他還親身體驗過失重狀態。

霍金的時空穿越指南

1、好奇的霍金沒等來自己的時間旅行客人

霍金身上始終有一股孩子氣的純真可愛。2009年,霍金辦了一個有趣的酒會。他想驗證是否真的有時間旅行者,所以,聚會結束後他才發出邀請。他興致勃勃地等待時間旅行者來參加聚會,結果不出所料,真的沒有人來。

霍金沒能等來他所期盼的時間旅行者,現實中也沒人真地見過來自過去或者未來的訪客。這並不奇怪。霍金已經從理論上證明過,如果廣義相對論是正確的,而且能量密度也都是正的,那麼,時間旅行就是不可能的。

不過,現在還不能完全排除快速太空旅行和在時間中旅行的可能,只是還存在很大的邏輯問題需要解決。所以,科學家和科幻迷腦洞大開,一直熱衷於暢想這種可能性。

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2、時空旅行可能麼?

宇宙浩瀚,天體之間的距離太遙遠了。即便能達到現有技術能支持的最高速度,以人類有限的壽命,能在太空到達的範圍也非常有限。要想實現時空旅行,粗略地看,有兩種解決方法,一種就是縮短距離,另一種就是加快速度。

縮短距離,通俗地說就是“抄近道”。愛因斯坦證明了,把宇宙飛船加速到超光速需要無限的火箭能量。好吧,既然速度達不到,那就從距離做文章,比如製造出一個小管或蟲洞把銀河系兩側連起來,這就需要時空彎曲到足夠的程度才能實現。而且,形成這種時空彎曲的方式需要負質量和負能量密度的物質。巧得很,量子理論中的“卡西米爾效應”證明,從負方向上彎曲時空的確是可行的。所以這種方式還是有希望的。

加快速度並不容易,需要消耗太多的能量。比如一個人想在有生之年到達半人馬座阿爾法星的話,宇宙飛船大概需要帶上約等於銀河系所有恆星質量的燃料。但是弦理論給出了另一種可能。顧名思義,宇宙弦是又細又長的弦,承受著巨大的張力,霍金舉例說這種張力可能達到十萬億億億噸,就像繃緊的橡皮筋。那麼,假如把一根宇宙弦繫到太陽上,只需要三十分之一秒,它就能從零加速到每小時60英里,這就像突然鬆開繃緊的橡皮筋那樣。

還有一種被霍金稱為“人類初訪外太空的真正機會”的方案,叫 “突破攝星”,這種理念指的是騎在光束上的納米飛船,能達到光速的五分之一,或者每小時1億英里。在這種速度下,只需要20年多一點的時間,就能夠到達前面提到過的半人馬座阿爾法星了。聽起來的確振奮人心。

毋庸置疑,科學家們正在拼盡全力尋找實現太空旅行的方法。按照霍金的期望,未來100年內,人類能到太陽系旅行,500年後,人類將訪問附近的恆星。

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3、假如人類能穿越回過去,怎麼解決邏輯悖論?

如果時空旅行能夠實現,如果人類能穿越回過去,萬一一不小心把自己殺死,或者在自己出生前把父母殺死,導致未來的自己不存在了,這個悖論怎麼解決呢?

對此,霍金給出兩種可能的解決方案。

一種叫協調歷史,意思就是說你必須找到物理方程的協調的解,讓前後發生的事情在邏輯上協調成立。也就是說,既然你存在並穿越回過去,那麼你的父母必須存在並生下你。歷史是完整而自足,自我一致的。這是霍金提到的一種時序保護的猜想。

另一種叫選擇歷史,意思是說人類穿越回過去,就進入到了另一個選擇歷史。按照這種想法,歷史不是單一的,而是有多種可能的歷史,每種歷史都有自己存在的概率。

4、人類去太空要注意什麼?

霍金對人類和地球的未來充滿了憂慮,他認為,我們應該去探索太陽系,找到人類可以居住的新的地方。月球和火星就是距離最近的目標。

假如人類能到達火星的話,霍金非常鄭重地提醒人們,必須小心,不要讓地球的生命沾染火星,更不要從火星帶回任何生命,因為我們對它完全沒有抵抗力。這一提醒,適用於所有的太空旅行目的地。

另外還要記得,太空旅行的時候,千萬要躲開黑洞。萬一跌進去,後果相當糟糕。你可能會變成又細又長的意大利麵,或者被吸入黑洞在奇點處被毀滅。總之,一旦撞上黑洞,原本愉快的旅行就提前終止了。

在《十問》中,霍金還討論了一些其他關於人類和宇宙未來的有趣的問題,比如對人工智能的憂慮,以及對未來太空探索的展望。這些問題關乎整個人類和宇宙的命運。霍金一生都在研究宇宙的運行規律,他說:“如果你知道事物怎麼運行,你就能控制它。”

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