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舊 05-08-10, 05:04 PM   #1
HSC
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註冊日期: May 2010
文章: 76
霍金:時光機有可能實現“蟲洞”就在四周

霍金:時光機有可能實現“蟲洞”就在四周
http://news.qq.com/a/20100505/001979.htm

2010年05月05日14:12羊城晚報


英國著名物理學家史蒂芬霍金日前承認外星人的存在後,又再語出驚人。他在一部紀錄片內討論時間旅行,說明“時光機器”在科學上並非無可能。例如,如果一艘太空船能以接近光速的速度在宇宙飛行,就可讓船上乘客進入未來。他指出,在瑞士地下的大型強子對撞機內,人類已把粒子加速至接近光速運行。

  “蟲洞”就在四周

物理學家霍金最近拍攝一部有關宇宙的紀錄片時指出,要進入未來大概有兩種方法,第一就是通過所謂的“蟲洞”。霍金強調,蟲洞就在我們四周,只是小到肉眼很難看見,它們存在於空間與時間的裂縫中。如同在3度空間中,時間也有細微的裂縫,而比分子、原子還細小的空間則被命名為“量子泡沫”,蟲洞就存在於其中。不過,霍金表示,這些隧道小到人類無法穿越,但有朝一日也許能夠抓住一個蟲洞,再將它無限放大,或許將來也可以建造一個巨大的蟲洞。

霍金指出,理論上時光隧道或蟲洞不但能帶著人類前往其他行星,如果蟲洞兩端位於同一位置,且以時間而非距離間隔,那麼太空船即可飛入,飛出後仍然接近地球,只是進入所謂“遙遠的過去”。不過霍金也指出,時光機不能回到過去,因為回到過去違反了基本的因果論。

另外,霍金還說,如果科學家能夠建造速度接近光速的太空船,那麼太空船必然會因為不能違反光速是最大速限的法則,而導致艙內的時間變慢,那麼飛行一個星期就等於是地面上的100年,也就相當於飛進未來。

  近光速飛行

歷史上最快的有人駕駛飛行器,是“阿波羅十號”。它達到每小時25000英里。但若想在時間中旅行,我們必須再快2000多倍。我們需要一部足以攜帶大量燃料的龐大機器。飛船會不斷加速,在一周內,它就可以到達外行星。兩年後,它可以達到半光速,飛出太陽系。再兩年後它將達到光速的90%,遠離地球約三十萬億英里。發射四年後,飛船就會開始穿越未來。飛船上每度過一小時,地球上將度過兩小時。

再經過兩年開足馬力的旅行,飛船將達到其最高速,也即光速的99%。在這種速度中,飛船上的一天,等於地球上的一年。這時,我們的飛船就真正飛入未來了。

其他物理學家支持霍金的理論,包括曼徹斯特大學粒子物理學教授布賴恩科克斯。科克斯說:“當我們用大型強子對撞機把粒子加速,達到光速的99%,粒子經歷的時間,以我們的時間的七千分之一速率消逝。太空中的數十年,在地球上可能已過去了250萬年。” (宗合)

此篇文章於 05-08-10 05:08 PM 被 HSC 編輯。
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舊 05-08-10, 05:06 PM   #2
HSC
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註冊日期: May 2010
文章: 76
霍金撰文探討如何建造時間機器




新浪科技訊北京時間5月5日消息,據國外媒體報導,繼警告人類勿主動與外星人接觸以後,英國著名物理學家斯蒂芬-霍金又拋出一個驚人言論。在一篇探討如何建造“時間機器”的文章中,霍金詳細分析了人類如何利用自然規律實現“時間旅行”的偉大夢想。儘管這一概念看起來有些荒誕,但他仍認為人類終有一天會實現這一夢想。以下是文章主要內容。

  尋找穿越第四維的通道

大家好,我是斯蒂芬-霍金,是物理學家、宇宙學家及夢想家,儘管身體不能活動,只能通過電腦與大家交流,但從內心中我是自由的,自由地探索宇宙,思考以下重大問題:時間旅行是否可行?能否打開一個回到過去的通道,或找到通向未來的捷徑?我們最終能否利用自然規律成為掌控時間的主人?

在科學界,時間旅行一度被認為是歪理學說。過去因為擔心有人會把怪人的標籤貼在自己身上,我對這個問題常常避而不談。但現在,我不再那麼謹小慎微了。事實上,我更像是建造了巨石陣的那些人。我對時間痴迷已久,如果有一台時間機器,我會去拜訪風華正茂的瑪麗蓮-夢露,或是造訪將望遠鏡轉向宇宙的伽利略。或許,我還會走到宇宙的盡頭,破解整個宇宙湮滅之謎。

為了讓這一切從虛幻變成現實,我們應以物理學家的角度來重新審視時間——即第四維。這個問題沒有聽上去那麼晦澀難懂。每個好學的孩子都知道,任何物體都以三維形式存在,包括坐在輪椅上的我。一切物體都有寬度、高度和長度。此外,還有一種長度——時間的長度。例如,雖然一個人可能活了80歲,但巨石陣的石頭卻數千年屹立不倒。太陽系的運行將持續數十億年。

一切物體都有時間以及空間的長度。時間旅行意味著我們要經過第四維。要想搞明白這一點,我們可以想像正在從事一種日常活動,比如開車。開車沿直線行駛,是在一維中旅行。向左轉或是向右轉,則是二維旅行。驅車上下山路意味著又多增加了高度,所以是在三維空間內。那麼我們怎樣才能實現時間旅行?怎樣才能發現穿越第四維的通道呢?

  無處不在的“蟲洞”

讓我們暫時從科幻電影中尋找答案吧。在此類電影中,通常會有一台巨大而高能耗的時間機器,這台機器產生通往第四維的通道——“時光隧道”。時光旅行者——勇敢但可能有些魯莽的人,做好我們大家所知道的準備,然後走進時光隧道,來到一個他們想要到達的時間裡。這一概念可能有些牽強,事實可能與之存在著天壤之別,但該想法本身不是那麼的瘋狂。

物理學家們也在思考時光隧道,但我們的角度不同。我們想搞清過去或未來的通道是否存在於自然規律中?事實證明,我們認為確實是這樣的。而且,我們還給它們起了一個名字:蟲洞。其實,蟲洞無處不在,只是因為太小,我們肉眼看不到罷了。蟲洞非常小,存在於時空的隱蔽處和縫隙裡。你或許認為這是一個難以理解的概念,請耐心聽我繼續解釋吧。

任何物質都不是平整無暇和實心的,如果仔細觀察,會發現它們上面都存在小孔和裂縫,這是一個基本的物理原理,同樣適用於時間。即便是像台球一樣的東西,上面也有裂縫、褶皺或空洞。現在容易說明這種情況也存在於第一個三維中。相信我,這一原理同樣適用於第四維。時間也存在許多微小的裂縫、褶皺和空洞。在最小的刻度下——比分子甚至原子都小,我們來到一個稱為量子泡沫(quantum foam)的地方,這是蟲洞存在之處。

時空中的微小隧道或捷徑不停地在這個量子世界中形成、消失和重新形成。它們可以連接兩個隔離的空間以及兩個不同的時間。不幸的是,現實生活中這種時光隧道非常狹小,即使發現了它們,我們也不能從這個縫隙穿過——可這正是“蟲洞時間機器”概念的前進方向。部分科學家認為,或許有一天捕捉到一個蟲洞,將它放大數万億倍,令其足夠的大,能讓人甚至飛船進入。

如果我們擁有足夠的能量和先進的技術,將來或許甚至能在太空中建造一個巨型蟲洞。我並不是說一定可以做到,但如果真的有這種裝置,那麼確實很了不起。一端在地球的附近,另一端則在遙遠的星球附近。從理論上講,蟲洞或時光隧道不僅僅能把我們帶到別的星球。如果兩端在同一個地方,且由時間而非距離分離,在遙遠的過去,飛船就能在地球附近自由出入。或許恐龍會看到飛船登陸的場景。

  “瘋狂科學家”悖論

如今,我意識到以四維方式思考並不容易,蟲洞是一個令你絞盡腦汁的概念。我一直想做一個簡單的實驗,揭示人類通過蟲洞的時間旅行是否可行,或是現在,或是未來,我喜歡簡單的實驗和成功後的香檳酒。所以,我將自己最喜歡的兩件事情結合起來,探討時間旅行是否可行。讓我們設想一下這樣的場景,我參加一個為未來旅行者舉辦的歡迎宴會。

由於出現意外,我沒有讓別人知道,直至歡迎宴會結束以後。我寫好了邀請函,註明了準確的時間和空間坐標。我希望它能以這樣或那樣的形式存在數千年。或許,未來一天有人會發現邀請函上的信息,利用蟲洞時間機器回到我的宴會,證明時間旅行將來是可行的。

與此同時,時間旅行貴賓應該隨時會降臨,五個或一個。但就在我說話的工夫,仍沒有人到來,真是慚愧。我希望至少未來的“環球小姐”能踏進這扇門。這項實驗為何不奏效?一個原因可能是回到過去的時間旅行所存在的問題——我們稱之為悖論,一個眾所周知的問題。探討悖論是一件很有趣的事情,最著名的悖論通常被稱為“祖父悖論”。

我有一個新的簡化版本——“瘋狂科學家”悖論。我不喜歡一些電影中科學家被描述成瘋狂的群體,但在這種情況下,確實如此。這個傢伙決心建立一個悖論,即便付出生命代價在所不惜。可以想見,他是在建造蟲洞——僅需一分鐘就來到過去的時光隧道。通過蟲洞,這位科學家可以看到他一分鐘以前的自我。

如果這位科學家利用蟲洞向以前的自我開槍,會發生什麼事情?他現在已經一命嗚呼。那又是誰開的槍呢?這便是一個悖論,聽上去毫無意義。但這卻是那種讓宇宙學家做噩夢的狀況。這種時間機器會違反整個宇宙所遵循的基本規則。我認為一切皆有可能。如果真是如此,那麼就沒有任何辦法阻止整個宇宙陷入混亂。所以,我認為有些事情總會發生以阻止這種悖論。

  探索通向未來的“鑰匙”

在某種程度上,這或許是科學家永遠不會發現他面臨向自己開槍境地的原因。在這種情況下,我只能遺憾地告訴大家,蟲洞本身就是一個問題。最後,我認為像這樣的蟲洞不能存在,原因就是反饋。如果你有到搖滾演唱會現場觀看演出的經歷,你可能會辨別出這種尖利的噪音。這就是反饋,引起反饋的原因很簡單。聲音進入麥克風,通過電線傳播,經由擴音器令聲音放大,在一個環狀物內繞來繞去,每次令聲音比上一次更大。如果沒人阻止,反饋能夠破壞音響系統。

蟲洞也會遇到這種問題,只不過聲音換成了輻射。一旦蟲洞變大,大自然的輻射物會進入,最終形成一個環路。反饋變得如此強勁,最終摧毀蟲洞。雖然微型蟲洞確實存在,也有可能在某一天不斷膨脹,但持續時間不會太長久,所以不能當作時間機器使用。這是沒人能及時回到我晚會的真正原因。任何通過蟲洞和其他方式回到過去的時間旅行或許都是不可能的,否則,悖論就會出現。

因此,遺憾的是,回到過去的時間旅行應該永遠不會上演。對於尋找恐龍的人來說,這會令他們大失所望,但對於歷史學家而言,他們可以徹底解脫了。故事到此並未結束。這並沒有使所有的時間旅行不可行。我確實對時間旅行深信不疑,對通向未來的時間旅行更是如此。時間就像河流,我們每一個人彷彿被時光的流動無情地捲走,只不過時光是另一種形式的河流——以不同速度、在不同地點流動,這是通向未來的“鑰匙”。

一百多年前,愛因斯坦最早提出了這一概念。他認為,世上應該存在讓時間慢下來的地方,以及讓時間加速的地方。他絕對是正確的,證據恰恰就在我們的頭頂。這便是全球定位系統,簡稱GPS。一個衛星網絡正在地球周圍軌道運行,它們使得衛星導航成為可能,同時還表明時間在太空的運行速度快於在地球上。每一艘太空飛船內部都是一台運行精確的鐘錶。雖然如此精確,但每天仍會快十億分之一秒左右。

衛星導航系統必須為此做出矯正,否則,微小的差異就會擾亂整個系統,令地球上所有的全球定位系統每天都會出現大約6英里(約合9.7公里)的誤差。你可以想像由此造成的後果。鐘錶並不存在這樣的問題,走得快是因為時間在太空比在地球運行快。造成這種非同尋常影響的原因是地球的質量。愛因斯坦發現,物質會減緩時間運行速度,就像是河的下游一樣。物體越重,對時間的阻力越大。這種驚人的事實為通向未來的時間旅行開啟了大門。
引力無窮的超大質量黑洞

恰恰在銀河系中心,距離地球2.6萬光年遠的地方,擁有銀河系中最重的天體——一個質量相當於四百萬個太陽的超大質量黑洞,在自身引力作用下,它被壓縮為一個點。距離這個超大質量黑洞越近,遭遇的引力就越強。一旦距離其過近,連光線都無法逃脫,會被吞噬。這樣的超大質量黑洞對時間具有顯著的影響,令其減緩的速度遠遠超過銀河系中的任何物體。這使得它是台“天生的時間機器”。

我喜歡想像宇宙飛船如何能充分利用這種現象。如果某個航天機構正在控制從地球發射的探測器,他們會發現繞軌道運行一圈的時間為16分鐘。對於飛船上的勇敢者來說,靠近這個超大質量物體,時間就會慢下來。在這裡,引力影響遠比地球引力極端。機組人員的時間將會減慢一半。對於原本每圈要耗費的16分鐘,他們其實僅經歷了8分鐘。

想像一下,當飛船及機組人員繞這個黑洞運行五年時,別的地方已經過去了十年。當他們回到家鄉,地球上的人比他們老了五歲。所以,超大質量黑洞就是一台時間機器,當然,這還不是非常的實用。超大質量黑洞之所以比蟲洞更有優勢,是因為不會激發悖論。此外,它不會因反饋走上自我毀滅之路。

然而,通向未來之旅並非一路坦途。地球距離未來世界漫長無邊,讓我們距離未來非常遙遠。幸運的是,我們還有另一種時間旅行方式,這也是我們建造貨真價實的時間機器最後、也是最大的希望。旅行速度必須超級快,甚至比避免被吸進黑洞所需要的速度還快。這是因另一個涉及宇宙的奇怪事實所致。宇宙中存在著速度限制,即每秒鐘18.6萬英里(約合30公里),