時間自古在人們的思維認(rèn)知里總是如溪流一樣緩緩地不停向前流淌,,一去不返,直到上世紀(jì)初一個科學(xué)理論完全顛覆了人們的認(rèn)知,,這個科學(xué)理論就是相對論,。愛因斯坦從邁克耳遜-莫雷實驗得到的光速在各個方向上一致,并不受經(jīng)典速度疊加影響的事實出發(fā),,推導(dǎo)出來洛倫茲變換,,根據(jù)洛倫茲變換,時間和空間尺度都不是恒定不變的,,時間居然是可以變快變慢的,。根據(jù)實驗結(jié)果推導(dǎo)出的洛倫茲變換公式,當(dāng)物體運動越來越趨近于光速,,時間會變得越來越慢,,這樣根據(jù)推論,當(dāng)運動達(dá)到光速時,,時間就停止了……那么問題來了,,假如速度再快一點點,超越光速會怎么樣,?時間會倒流嗎,? 推理很合理,邏輯沒毛病,,但是愛因斯坦兩手一攤“你另請高明吧,,相對論不適合你”,因為狹義相對論已經(jīng)推論出物體運動不能超光速,,如果要強行討論超光速,,那么,相對論就不對了,,不能用了…… 因此,,狹義相對論里實際上并不存在時間倒流問題,雖然理論本身不限制時間方向,,但由于加入了光速的限制,,這是相對論的基礎(chǔ)公設(shè),因此也就不可能產(chǎn)生時間倒流了,。 普通物體運動的光速極限 那么文章可以結(jié)束了嗎,?不,我們還有廣義相對論呢…… 廣義相對論就厲害了,,由于時空會彎曲,,會產(chǎn)生各種時間循環(huán)和時間穿越的時空結(jié)構(gòu),,并且不同于狹義相對論,這些結(jié)構(gòu)在理論上是允許的,,也就是在廣義相對論里,,時間確實是可以倒流的……嗯,正確的表述應(yīng)該是在廣義相對論里確實可以逆時運動,,也就是逆著時間箭頭的方向運動,。 但是廣義相對論里時間倒流的方式太多了,一篇文章寫不完,,所以我只挑了其中的一種情況來討論——時間蟲洞,。 蟲洞 蟲洞最早由弗拉姆從廣義相對論引力場方程求得,,后來由愛因斯坦和羅森重新得到并發(fā)揚光大,,再后來由惠勒和他的學(xué)生繼續(xù)研究,再再后來更多的人參與到蟲洞的研究,,各種各樣的蟲洞從理論里得到,,但為了簡化問題,我虛構(gòu)了一個時間蟲洞,,也就是連接同一空間兩個時間點的蟲洞,。雖然時空蟲洞也可以實現(xiàn)時間穿越,但操作起來太燒腦了,,我智商低,,還是考慮單純的時間蟲洞吧………下面是腦洞時間,前方高能,! 我們假設(shè)這樣一個蟲洞,,它連接你的房間的現(xiàn)在和三天后,也就是說它的空間跨度為0,,而時間跨度為3天的兩個時空點,。如果你從A口進(jìn)去,就會去到3天后,,如果3天后的你從B點進(jìn)去,,就會回到現(xiàn)在。那么這樣會發(fā)生什么,?會有兩個我相遇嗎,?這顯然不可能,為什么不可能我稍后詳細(xì)說明,。那么這樣一個時間蟲洞為什么不會導(dǎo)致兩個我相遇呢,? 首先這個蟲洞需要是個穩(wěn)定存在的蟲洞,如果不是穩(wěn)定存在,,而是一閃即逝那我們就沒什么好討論的,。然后它的時間跨度是恒定的,,就是它始終是連接著相隔3天的兩個空間點?;谶@兩點,,我們可以獲得這個蟲洞的一些特性,這個蟲洞應(yīng)該是在空間上隨時間位移的,。也就是隨著時間推移,,這個蟲洞會始終保持連結(jié),并且始終保持相隔3天的時間距離,。 所以,,當(dāng)這個蟲洞出現(xiàn)在你面前時它的開口是通向3天前的還是通向3天后的就已經(jīng)確定,如果你所處的開口是通向3天后的,,那么你在洞口旁等上3天再進(jìn)去,,它依然是通往3天后的,也就是蟲洞開始出現(xiàn)的6天后……你會發(fā)現(xiàn)這樣悖論就不會出現(xiàn)了,,因為你不會遇上從3天后的未來回來的你…… 房間里的時間蟲洞 請等等,,我得先解釋一下為什么會是這樣的,我們拿時空蟲洞來分析一下,,比如《星際穿越》里的那個,,它更像是一個空間蟲洞,但一般情況下它應(yīng)該是一個時空蟲洞,,當(dāng)那個蟲洞在50年前出現(xiàn)在土星旁以后,,它就連接了土星旁與仙女星系的中心黑洞旁的時空,而它與土星的相對位置并不會因土星和太陽系公轉(zhuǎn)而發(fā)生變化,,也就是當(dāng)土星公轉(zhuǎn),,它會隨之公轉(zhuǎn),當(dāng)太陽系公轉(zhuǎn),,它也隨之公轉(zhuǎn),,它的開口并不會在空間上發(fā)生相對位移,但它會隨時間位移,,這是從狹義相對論就能得出的,,因為任何物體不能同時在空間上和時間上保持相對靜止,因此既然蟲洞在空間上相對不動,,就必然在時間上漂移,,不然隨著時間推移它就只能一閃即逝了。也就是蟲洞開口如果在空間上保持相對不變,,是會隨時間飄移的,,但開口的性質(zhì)不會變化,比如空間蟲洞會始終連接著相距數(shù)250萬光年的兩個空間,,而不會飄到別的空間去,。因此只要你看見的蟲洞出現(xiàn)時開口是到達(dá)3天后的,,那么它就一直是通往3天后的。 星際穿越里跨越250萬光年的蟲洞 那么現(xiàn)在可以回到剛才虛構(gòu)的時間蟲洞了,,在你面前出現(xiàn)的有可能是通往3天前的開口嗎,?我認(rèn)為不可能,因為在廣義相對論里,,時空中只有一個你,,你的世界線(你在時空中的運動軌跡)只有一條!而蟲洞的兩個開口在時空中是同時出現(xiàn)的,,那么只有一個開口處會有你,。而這個開口一定是通向3天后的,否則你的世界線就會出現(xiàn)分岔,,3天前會出現(xiàn)兩個你,。 那么情況可能是這樣的,當(dāng)你進(jìn)入通向3天后的時間蟲洞的開口,,你會在3天后的房間出現(xiàn),,那個房間并沒有你,因為那個世界的你已經(jīng)在3天前消失了,,所以在那里你不會遇到自己。那如果你在三天后待上一天,,再從三天后的蟲洞進(jìn)去會怎樣呢,?你會回到三天前的房間,也就是第一次進(jìn)入蟲洞的一天后(比如你第一次穿越是在6月1日,,你穿越到3天后的6月4日,,然后待了一天在6月5日進(jìn)入蟲洞就會返回到6月2日)。這個時候的世界里你在一天前就穿越了,,所有并沒有你,,因此你同樣不會遇到自己。這樣似乎不會產(chǎn)生悖論,。 然而,,這種情況下是因為我們假設(shè)了只有你一個人,但是三天后的世界是真實的世界,,它應(yīng)該是有別人的,,那如果你到了三天后的6月4日,然后找到你的姐姐,,然后帶著她一起進(jìn)入蟲洞會怎么樣呢,?她會跟著你回到三天前,然而三天前的世界你姐姐并沒有穿越,,因此那時也有你姐姐,,結(jié)果兩個姐姐在同一個時空相遇了…… 帶著姐姐一起穿越蟲洞,,悖論又產(chǎn)生了 這顯然是不允許的,那問題出在哪里呢,?我猜就出在我們前面定義的這個蟲洞的性質(zhì)上,,我們假設(shè)了這個時間蟲洞跟空間蟲洞一樣是雙連通的,也就是能過去也能回來,,這在空間上沒毛病,,但是一到時間上就不對了,因為現(xiàn)實中我們并不能在時間像在空間上一樣前后移動,,我們只能向一個方向移動,,這就是大家常聽說的時間箭頭的方向。既然現(xiàn)實的時間只能朝一個方向,,憑什么認(rèn)為在時間蟲洞里就能朝兩個方向呢,? 因此,當(dāng)我們把時間的單向性加入到時間蟲洞的性質(zhì)里,,問題就不存在了:你從6月1日進(jìn)入蟲洞,,到了6月4日,然后帶上你的姐姐進(jìn)入蟲洞,,結(jié)果到了三天后的6月7日,,這樣任何人都不會產(chǎn)生兩條世界線,任何人也不會遇上他(她)自己,。 而且這樣的蟲洞同時避免了一個怪誕的情況:當(dāng)你從6月1日進(jìn)入蟲洞到6月4日,,在那里待上3天后進(jìn)入蟲洞回到6月4日后發(fā)現(xiàn)6月4日的蟲洞開口反向了……因為你是從6月7日進(jìn)入蟲洞返回6月4日的,那蟲洞的開口應(yīng)該是通向未來的,,然而你第一次從6月1日穿越到6月4日時,,那蟲洞開口應(yīng)該是通向過去的,那6月4日的蟲洞究竟是通向過去還是未來,?……難道產(chǎn)生兩個歷史了,?顯然相對論不玩多歷史那一套。而當(dāng)加入了時間單向性,,這樣的問題就都不存在了,。 但是時間的單向性并不是從相對論方程里得到的,相對論沒有這項規(guī)定,,那么我們在蟲洞中強行加入時間單向性是否合理,?時間單向性又是什么原因引起的?很顯然這篇已經(jīng)寫不下了,,我們以后有機(jī)會再來探討吧,。如果覺得文章還行,歡迎點擊關(guān)注,我是星宇飄零2099,。 |
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