四维空间或支持虫洞穿越时间和空间

访客 虫洞 2015-03-04 00:00:00

据外国媒体报道,爱因斯坦相对论中曾提到,如果速度足够快,人类将可以回到过去。这也就为人们进入时间隧道,开启时间旅行提供了一种可行的理论依据。关于时间旅行的科幻电影通常会说到一个能耗极高的巨型机器,这台机器能打开一个穿越第四维时空的通道,也就是时间隧道。


四维空间或支持虫洞穿越时间和空间

  一个时间旅行者、勇敢或者说有些莽撞的人做好了应对未知情况的准备,他踏进了这个时间隧道前往一个未知的时代……这个想法可能有点牵强,现实情况也可能与此大相径庭,但这个概念本身并不疯狂。

  四维空间是一个时空的概念。简单来说,任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”。
 

  不过,日常生活所提及的“四维空间”,大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。


四维空间或支持虫洞穿越时间和空间

  四维空间

  根据爱因斯坦的概念,我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又多了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴。
 

  如果我有台时间机器,我可以拜访正当妙龄的玛莉莲梦露,或是在伽利略用望远镜观测宇宙的时候去串个门,可能我还会前往宇宙的末日看看我们的整个宇宙将会如何终结,要判断这种想法是否可行,我们就要从物理学家的角度出发,把时间看成第四维。

  这并没有听上去那么深奥。所有的物体存在都是三维的,包括轮椅上的我,任何物体都有特定的长度、宽度和高度,但除此以外还有另外一种“度”,这个度就是时间。


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  爱因斯坦

  正常人一般可以活80年,位于英国著名石头阵的这堆石头却能存在长达数千年之久,而太阳系则能存在数十亿年光景……任何东西在时间上都有个“度”,正如在空间上一样。而时间旅行就意味着要穿过第四维时空。

  要理解这个概念并不难,我们就拿日常的开车来打比方吧。

  飙快车总是能带来更多乐趣,笔直前进意味着你穿过了一个维度,转左或转右时就穿过第二个维度,在弯曲的山路上爬上爬下带来高度的变化就是在第三个维度上穿行。但我们怎样才能穿过时间呢?怎样才能找到穿越第四个维度的方法?
 

  虫洞型时间机器让我们换一个话题来谈谈科学幻想。

  物理学家们也一直在思考时间隧道的问题,但切入的角度完全不同,我们想知道的是通往过去或是未来的通道是否能在自然法则下存在。思考的结果是,我们认为有这个可能,而且,我们甚至给它起了个名字——虫洞。


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  事实上,在我们身边到处都是虫洞,只不过它们太小,我们看不到而已,虫洞非常之小,它们存在于时间和空间的每一个角落,你可能觉得这难以理解,但耐心往下看你就会明白了。
 

  任何东西都不是彻底平滑没有空隙的,如果你能近距离看一样东西,你会发现上面有小洞和裂痕,这是一个基本的物理法则,就连时间也是如此。


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  虫洞设想

  比如桌球台,台面看起来又平坦又光滑,凑近来看就完全不一样了,上面满是缝隙和小孔,就连台球这样看似光滑的东西,放大后看也有细小的裂痕、皱褶和瑕疵。

  要在三维世界中理解这一点很容易,但请相信我,在四维世界中它同样成立,在时间之中也存在着细小的裂痕,皱褶和瑕疵。
 

  让我们进入最小的量度范围,甚至比分子还小,比原子还小,这时我们就可以看到所谓的量子泡沫,虫洞就存在于这个地方。


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  虫洞穿越时间和空间

  这些细小的通道也可以说是“捷径”能穿越时间和空间,它们在整个量子世界中不断地形成、消失、再形成连接着两个不同的空间点和不同的时间点。

  很不幸,这些真实存在的时空隧道只有10的负33次方厘米大小,人类根本不可能借此通行,不过这倒是引出了虫洞型时间机器的概念。

  有些科学家认为,我们可以截获这样一个虫洞然后将它扩大数亿亿亿倍,足以让一个人、甚至是一艘太空船从中通过,只要有足够的能源和超前的科技,或许还可以在宇宙中制造出巨大的虫洞。
 

  我不是说一定能实现,但如果真的可行,那将是一项非常了不起的创举,它的一端在距离地球不远的地方,另一端则位于一颗离我们无比遥远的行星附近。

  理论上说,虫洞还可以有更多的用途。如果虫洞的两个端口,设置的地点相同,但时间不同,那飞船穿越虫洞之后将仍然停留在地球附近,但却回到了遥远的过去,或许恐龙还可以目睹这艘飞船的从天而降。

  时间旅行实验我知道四维时空的这个概念确实很难理解,而虫洞的复杂概念那就更令人摸不着头脑了。不过先别急,我想出了一个简单的实验来证明在现在甚至是在未来,人类通过虫洞进行时间旅行是否确有可能。


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  虫洞旅行想象图

  我喜欢简单的实验,也喜欢香槟酒,所以我把我最喜欢的两样东西放在一起,看看我们到底能否从未来穿越到过去。
 

  我搞了一个派对,欢迎来自未来的时间旅行者。但不同之处在于,派对开始以前我没把这件事告诉任何人,在这个派对的请柬上,说明了确切的时间和空间坐标。


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  阿波罗10号太空舱

  但就跟列车一样,它们永远不会达到那个极限速度,顶多只能达到99.99%的光速,在这样的情况下粒子流已经可以开始时间旅行了,我们能确定这一点是因为有一种寿命极短的粒子叫"π介子",正常情况下它们在250亿分之一秒内就会瓦解,但当它们达到接近光速时其寿命就延长了30倍,这些粒子是真正的时间旅行者。

  就是这么简单,如果我们想要前往未来世界,只要加快速度,快到极致。我觉得要实现这一点的唯一方法就是前往太空,人类历史上速度最快的载人工具是阿波罗10号,它最快可达每小时四万公里,但要时间旅行我们还要提速2000倍以上才行。
 

  要做到这一点,我们需要一艘比它大得多的飞船,一台真正的巨型机器。

  飞船要大到足以容纳巨量的燃料,足以让它逐步加速到接近光速。

  要让飞船尽可能接近极限速度即便是开足马力也要用上六年的时间,最初的加速会比较缓慢,因为飞船实在太大太重,但此后它会慢慢提速,短时间内就能飞出很远的距离。


四维空间或支持虫洞穿越时间和空间

  需要超光速飞船

  一周后它就会飞抵太阳系的带外行星,比如巨大的气态行星海王星,两年之后,它会加速到光速的一半,而且已经远离我们的太阳系了,再过两年后它就能够达到光速的90%,并且经过离我们最近的恒星系统人马座阿尔法星系,大约离地球有48万亿公里,发射的四年之后飞船就开始了时间旅行,飞船上的一个小时就等于地球上的两个小时,跟环绕巨型黑洞飞行的那艘飞船非常相似。
 

  但好戏还在后头,再经过两年的全力加速,飞船将达到它的最高速度,也就是99%的光速,在这个速度下,飞船上的一天时间就等于地球上的一整年,我们的飞船将真正地飞向未来……


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  黑洞

  时间变慢还有另外一个好处,那就是在理论上我们可以在人的寿命范围内进行超长距离的旅行,飞往银河系尽头只需要80年的时间。但此次旅行最重要的地方在于它揭示了我们的宇宙是多么地奇特,在宇宙的不同地方时间流逝的速度都不尽相同。

  我们所知的最极端的物体巨型黑洞能够让时间和空间发生扭曲,而在这个宇宙中微型的虫洞又无处不在,在这里,最终只要我们能开发出适用的技术,我们就可以利用我们对物理法则的理解成为这第四维时空中的时间旅者。

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