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穿越時空是否真的有希望?是否只是人類一個夢想

穿越時空有希望嗎

英國著名物理學家霍金曾指出,穿越時空的方法之一,就是讓物體接近光速飛行。他認為,如果能建造出接近光速的宇宙飛船,宇航員駕駛它飛行一個星期,地球上的時間就過去了100年,也就意味著飛進了未來。

那麼,物體能否超光速呢?香港科技大學物理學教授杜勝望的研究團隊表示,他們的實驗證實,單光子即光的基本粒子,也不能超越光速。「宇宙中最輕的物質,是光子。如果允許的話,從原則上光子應是最容易超光速的,如果光子不行,其他物體可能更難。」

這一研究成果,似乎再一次擊碎了眾多科幻愛好者穿越時空的夢想。

許多人—直渴望光速能被超越

10年前,美國普林斯頓大學研究院的一項實驗表明,光波群能以「超光速」傳播。這曾引起無數人對時間穿梭的遐想。

因為,如果光波群的傳播是一個實在的資訊傳播過程,那麼其超光速傳播,就意味著對因果律(原因必先於結果)的違背。依據愛因斯坦的狹義相對論觀點,只要實現超越光速,時間就會出現逆轉倒流。

然而,隨後人們失望地發現,這項實驗,隻不過是—種視覺效應,並不能用來傳遞資訊。於是,人們又寄希望於單光子,因為它可以不需遵守經典世界裡的規則,或許可以超光速。

在量子世界裡,我們需要用概率來理解許多事情。有些在經典世界裡不可能發生的事情,在量子世界裡,卻會有—定的概率發生。

例如,量子隧穿效應。在經典物理裡,如果一個物體要越過一個山頭,其動能必須大於在山頭的勢能才行,否則,就會違背能量守恆定律;然而在量子力學裡,即使動能很低,該物體仍有概率穿過山頭的勢能,而出現在山的另一邊。

那麼單光子呢?它是否也有概率,哪怕是很小的機會,也會做一些離經背道的事情呢?比如違背因果律、超光速運動。由於缺少實驗的數據,物理學家們對這個問題,—直爭論不休。

而在某種意義上,爭論也為科幻提供了資源。比如,在科幻影片《星際迷航2》中,年少不羈的寇克被分解成「量子」,被放逐到雪地裡,遇到怪物襲擊,意外地見到了老年史巴克。寇克的這一奇遇之旅,是通過「企業」號的「光波傳送系統」實現的。

時間旅行夢想的終結者

單個光子是沒有概率超光速的,它永遠以真空中的光速移動。這可以引申為更強的命題,單個光子在任何介質裡,是不可能超光速運動的。愛因斯坦的理論依舊有效,即沒有任何物體的運動,可以比真空中的光走得更陝。 於是,杜勝望被認為是「時間旅行夢想的終結者」。事實上,「我們並沒有證明任何物體都不可以超光速!」杜勝望坦言,這一實驗結論,也無法絕對地回答「時間旅行是否可行」。

「從邏輯上講,我們並沒有說穿越時空不可以,而只是說依靠光的手段不行。」杜勝望說,從愛因斯坦的狹義相對論可以推出,要加速一個有品質的粒子接近光速,需要無窮大的能量,這就是為什麼一個粒子加速器十分昂貴的原因。 而此次研究最大的貢獻,杜勝望認為,可以加深對光子運動的理解,揭示物理學規律;而對現實社會和一般人而言,「或許只是飯後談資罷了」。

「100年前,愛因斯坦對時間、太空的看法也不被世人理解。」不過,杜勝望期待,此次研究能引起思想、觀念的改變,推動技術發展。尤其在通訊領域,重申用光傳遞資訊的速度最快,並指明限制,這可以讓技術發展少走彎路。

時間旅行受悖論製約

其實,作為一個物理基礎研究者,杜勝望對穿越時空之類的話題,並沒有太大的興趣。

而時間旅行也不是這次研究的重點,媒體往往重視的是時間旅行。 在杜勝望看來,一旦超過光速,可以隨意穿梭過去和未來,我們就會有倫理上的困難,這個世界的秩序就亂了。比如,假如你可以「回到過去」,就必須面對一個「外祖母悖論」,也就是你見到尚未結婚生子的外祖母,若將其殺死,又怎麼會有你的母親,自然也就不會有你,你又如何「返回過去」?

當然,為了解釋上述悖論,物理界提出了「平行宇宙」的說法:世界不是只有一個,而是有許多平行的世界存在。電影《宇宙追緝令》,就運用這個的概念,將宇宙大約分為125個平行太空。在平行太空裡,居住著兩個完全一樣的人,他們的遭遇一樣、生活—樣,但絕不會相遇。

假如你可以「飛向未來」,也沒有什麼可以值得高興的,因為當你結束星際旅行回到地球上時,你所有的親朋好友可能都不存在了。

比如,影片《時間旅行者的妻子》中,主人公亨利可穿越時空,但卻不能掌控這—本領,因此,他經常不知道在某時、某地、因為什麼,突然就轉換到另一個陌生的時空裡,把愛人—次又_次遠遠地拋在了後面。

這些悖論讓因果關係概念陷入困境,如果是這樣,人恐怕就不能想千什麼就乾什麼,但是好不容易有了在時間中穿梭的自由,卻又失去了行動的自由,眼睜睜看著歷史從身邊滑過卻無力改變什麼,豈不是一個巨大的損失?

多個宇宙平行存在嗎

關於時間旅行問題,科學家可以用量子物量學的一些定律來解答這些矛盾。在亞原子世界裡,量子的不確定性佔主導地位:一個電子撞擊一個質子既可能轉向左邊也可能轉向右邊,其間並無規律可循。在一些物理學家看來,這種不確定性造成了宇宙的「多重性」,每當一個電子轉向右邊的時候,就和一個轉向左邊的電子形成一個新的宇宙。

也就是說,世界不是只有一個,而是有許多平行的世界。你可以回到過去,但那已不是你自己的世界,而是和你的歷史相似的世界;如果你乾預了歷史,未來走向的將是一個與你來時世界不同的另一世界。這種想法近乎瘋狂,但仍有許多著名物理學家相信有平行世界的存在。

杜勝望說,自己的研究興趣,是認識和揭示宇宙的基本規律,哪怕是很小的一部分。至於此次研究的應用前景,杜勝望坦言,目前他需要繼續研究,有待觀察。

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