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2007-03-16 19:35:20| 人氣34| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

時光機 2!

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速度是讓時間往前跳的一個辦法,而重力是另一個辦法。在愛因斯坦的廣義相對論中,他預言了重力會讓時間變慢。時鐘在閣樓上會比在地下室中走得稍快些,因為地下室較接近地心,所以是在比較強的重力場中。同理,時鐘在太空中跑得比在地面上快。再一次地,該效應是極其微小的,但我們已運用準確的時鐘直接測量到了。事實上,這些時間扭曲效應在全球定位系統中都必須計入,否則水手、計程車司機及巡弋飛彈會發現自己竟偏離路線許多公里。

在中子星表面,重力場強到會讓時間比地球時間延遲了30%。從這種星球看到我們這裡發生的事件,就像把錄影帶往前快轉一樣。黑洞更是時間扭曲的極端範例:在它的表面上,時間相對於地球而言是靜止不動的,這表示如果你從黑洞旁邊掉進去的話,則在你到達表面的那一小段時間內,外面的宇宙就已經歷了滄海桑田的永恆。所以自外界看來,黑洞附近的區域簡直是時間的化外之地,因此,如果有位太空人可以貼近黑洞再折回而毫髮無傷的話(我得說,這是很唐吉訶德式的英勇舉動),那他應可躍入遠遠的未來。

旋得暈頭轉向

截至目前,我只談論了往未來旅行。那往過去又如何?這問題就大了。1948年,美國新澤西州普林斯頓高等研究院的哥德爾(Kurt Godel),造出了一個愛因斯坦重力場方程式的解,用來描述旋轉的宇宙。在這個宇宙裡,太空人可經由在空間中旅行而回到他自己的過去,此乃肇因於重力對於光的影響。宇宙的轉動會拖著光線(也就包括了物體彼此之間的因果關係)一起走,使得物質實體可以在空間及時間中都循著一條封閉曲線運動,而且在這粒子附近,全程都不會超過光速。哥德爾的解在當時只被視為好玩的數學遊戲,沒有人認真看待,畢竟經由觀測顯示,宇宙並無半點整體在旋轉的跡象。不過他的結果仍然證明,時光倒流並非為相對論所禁止的。事實上呢,愛因斯坦還承認,他曾被自己的理論在特定情況下可能允許時光倒流這想法所苦哩!

接著也發現別種「旅行到過去」的方式,例如1974年在美國杜蘭大學的提普勒(Frank J. Tipler)就曾做過計算,一個質量很大、無限長的圓柱體,若沿著軸心以接近光速自轉,便可讓太空人造訪他自己的過去;同樣的,這也是拖著光線繞著軸,以封閉曲線運動。1991年,美國普林斯頓大學的戈特(Richard Gott)則預測,宇宙弦(宇宙學家認為這種結構是在大霹靂初期形成)可以造成相似的結果。但是在1980年代中期,製造時光機器最實際的方法業已出現,那就是利用蠹孔(wormhole)這個概念。

在科幻小說裡,蠹孔有時候也叫「星際閘門」,因為它們為空間中相距甚遠的兩點之間提供了一條捷徑。跳進這麼一個假設中的蠹孔,你也許能在瞬間後從星系的另一頭出現。蠹孔可以很自然地符合廣義相對論,正由於重力既會扭曲時間,對空間亦然。這個理論就好像我們可以在兩點間另闢蹊徑,或是挖鑿隧道使之相連一樣;數學家把這種情形稱作「多連通空間」(multiply connected space)。正如貫穿山丘的隧道會比繞山而行的道路要短,一個蠹孔也可能會比平常空間中的一般路徑短。

在1985年薩根(Carl Sagan)所寫的小說《接觸未來》之中,蠹孔也擔綱一種假想裝置的角色。受到薩根的激勵,美國加州理工學院的索恩(Kip S. Thorne)與他的夥伴,決定要找出蠹孔是否和已知的物理學相符。他們的出發點是,蠹孔應與黑洞相似,都是有著駭人重力的物體,但與只提供單行道卻到不了任何地方的黑洞不一樣的是,蠹孔除了有個入口之外,還會有個出口。

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