徐州工程学院 15旅管3徐晶晶 [1**********]
探索与发现之时空穿越
众所周知，迄今为止人类在空间与时间上获得的自由度是很不相同的。我们可以沿空间各方向自由地运动，却无法随意地驾驭时间。时间就像一条漫漫长河，世间万物仿佛是河里的漂浮物，只能随波逐流。我们知道，在牛顿的时空观里，时间虽是空间各分量的函数，但是它与参照系的运动无关，不受参照系运动的影响，即所谓“绝对时间”。很明显，在这样的绝对时空观里，时间旅行不具有理论基础，它的存在只是一种幻想。
但是狭义相对论的提出，对牛顿的绝对时空观产生了一次重大变革。在狭义相对论中，时间还是作为参照系与空间的3维正交的另外1维，而与参照系的运动密切有关。时间不再是绝对的概念，这已经被物理实验所证实。但是，由此却产生了认为在运动的参照系中时间的流逝会变慢——这个著名的时间延缓效应的误解，将狭义相对论的这种新结果，误认为给时间旅行开启了一种具有理论依据的可能性。
在狭义相对论诞生10年后，爱因斯坦提出了广义相对论。在广义相对论中，时间和空间不仅如狭义相对论中一样与参照系的选择密切相关，而且还有赖于物质的分布与运动。由此产生的一个不同于狭义相对论的重要结果是：它表明时空在某种意义上就会像流体一样，在引力的作用下，受到运动物质的拖曳，而弯曲、改变。我们的“未来”还会受到物质相互作用和运动的影响。在不同时刻、不同地点，“未来”有可能指向不同的方向，这是一个奇妙的结果。
广义相对论的“三大验证”(水星近日点的进动、光子在引力场中的频率红移和偏折)等事实已经证实：由于存在相互作用力，在非惯性牵引运动系之间，相应的时空的确会产生相应的弯曲特性。2004年10月，由各国科学家和大学研究人员组成的研究小组，观察了绕地球旋转的两颗卫星后，首次发现了地球自转时拖曳周围时空、“地球在旋转时确实在拖曳时空，离地球越近，扭曲的幅度就越大”，从而得到了地球引力引起时空的弯曲特性的直接证据。
时空旅行的实质是穿越四维空间。物理学一直在思考“时光隧道”是否存在于自然规律中。霍金指出，要进入未来可以透过虫洞通道。虫洞是根据爱因斯坦相对论预测的连接时空中两个不同地点的假想“隧道”或捷径，负能量将时间和空间拖入一条隧道入口，并在另一个宇宙出现。虫洞无处不在，只是因为太小，肉眼看不到罢了。
任何物质都不是平整无暇和实心的，如果仔细观察，会发现它们上面都存在小孔和裂缝，这是一个基本的物理原理，同样适用于时间。即便是像台球一样的东西，上面也有裂缝、褶皱或空洞。这一原理同样适用于第四维。时间也存在许多微小的裂缝、褶皱和空洞。在最小的刻度下——比分子甚至原子都小，来到一
个称为量子泡沫的地方，这是虫洞存在之处。
时空中的微小隧道或捷径不停地在这个量子世界中形成、消失和重新形成。它们可以连接两个隔离的空间以及两个不同的时间。不幸的是，这种时光隧道非常狭小，即使发现了它们，我们也不能从这个缝隙穿过——可这正是“虫洞时间机器”前进方向。霍金认为，有一天捕捉到一个虫洞，将它无限放大，能让人甚至飞船进入。如果拥有足够的能量和先进的技术，甚至能在太空中建造一个巨型虫洞。
据阿根廷《21世纪趋势》周刊网站5月8日报道，霍金确定了可以进行时空旅行的方式。他在英国《每日邮报》上发表文章称，时光之旅在理论上是可行的，人类可以打开回到过去的大门和通向未来的捷径。霍金在文章中提出了三种理论上可行的时空旅行方式。
为了实现时光旅行，霍金首先建议人们接纳时间作为第四维的观念。他举了一个非常简单的例子：当人们驾驶汽车时，向前直行和向后倒车是第一维，向左或向右转弯是第二维，在山路上爬坡和下坡是第三维，那么时间就是第四维。我们怎样才能找到在第四维前行或后退的路径呢？
方法一：虫洞：在科幻电影中，奇形怪状的时间机器借助巨大的能量打开一条穿越时光的隧道，时光旅行者勇敢地走进隧道，去无法确定的时间和地点进行冒险„„霍金表示，现实的操作可能并非如此，但这种想法其实并不疯狂。对于物理学家来说，时光隧道也许就是虫洞。霍金说，虫洞就在我们周围，只是小到肉眼无法看见。宇宙万物都会出现小孔或裂缝，这种基本规律同样适用于时间。时间也有细微的裂缝和空隙，比分子、原子还要小的空隙被称作“量子泡沫”，而虫洞就存在于“量子泡沫”中。有朝一日，人类也许能够捕获某一个虫洞，将它放大到足以使人类甚至宇宙飞船从中穿过。但霍金警告说，不要利用时间机器回到过去，因为这将导致违反基本的因果论。
方法二：黑洞：霍金在文章中说，时间就像是一条河流，在不同的地段会有不同的流速，而这正是实现通往未来之旅的关键。根据爱因斯坦的理论，时间在有些地方会过得更慢，而在另一些地方会过得更快。当飞船在太空中加速时，对飞船的宇航员来说，时间的流逝速度会有所放慢。比整个银河系还要重的超大黑洞可以更为明显地降低时间流逝的速度。霍金说，这种超大黑洞就像是一部天然的时间机器。如果一艘宇宙飞船进入超大黑洞，并按照地球指挥中心的要求完成了16分钟绕轨道一周的飞行，而对于宇航员来说，时间只过去了8分钟。如果他们在超大黑洞内执行5年任务，返回地球时会发现已过去了10年。这种时光旅行方式的问题在于，接近超大黑洞的危险太大。
方法三：以接近光速的速度飞行：霍金指出，另一种方法是设法达到比避免被黑洞吸入所需速度更快的速度。如果能够建造出速度接近光速的宇宙飞船，那么宇宙飞船必然会因为不能违反光速最快的法则，而致使舱内的时间放慢。宇航员以这种方式飞行一个星期，地球上的时间就过去了100年，从而实现通往未来
之旅。
十多年前，霍金曾经问过这样一个问题：假如时间旅行是可能的，为什么在我们周围至今尚未充斥着来自未来世界的时间旅行者呢？这个问题的潜台词是：时间旅行者没有来到我们周围，最有可能的原因是时间旅行在整个时间长河中——也就是永远——都没有实现过。当然，霍金并没有把这样的问题当作是对时间机器的一个认真的理论诘难。不过，他的这个问题还是引起了一些物理学家的思考，并且他们找到了一种可能的回答：即我们目前所知的有可能实现时间旅行的理论模型，有一个很可能具有普适性的共同特点，那就是不允许时间旅行者回到时间机器存在之前的年代。因此，假如公元2500年有人建造出了时间机器，那么时间旅行者只能访问公元2500年之后的年代，他们永远无法来到我们周围，更无法像一些科幻小说描绘的那样，回到史前时代去捕捉恐龙——那些历史已经或将要无可挽回地被时间长河所吞没，就像美国物理学家格林所说的：在时间机器建造成功之前的每一个年代，都将成为我们以及我们的子孙后代永远无法触及的历史。
从这个意义上讲，如果时间旅行是可能的话，早一天建造出时间机器就是多拯救一天历史。
徐州工程学院 15旅管3徐晶晶 [1**********]
探索与发现之时空穿越
众所周知，迄今为止人类在空间与时间上获得的自由度是很不相同的。我们可以沿空间各方向自由地运动，却无法随意地驾驭时间。时间就像一条漫漫长河，世间万物仿佛是河里的漂浮物，只能随波逐流。我们知道，在牛顿的时空观里，时间虽是空间各分量的函数，但是它与参照系的运动无关，不受参照系运动的影响，即所谓“绝对时间”。很明显，在这样的绝对时空观里，时间旅行不具有理论基础，它的存在只是一种幻想。
但是狭义相对论的提出，对牛顿的绝对时空观产生了一次重大变革。在狭义相对论中，时间还是作为参照系与空间的3维正交的另外1维，而与参照系的运动密切有关。时间不再是绝对的概念，这已经被物理实验所证实。但是，由此却产生了认为在运动的参照系中时间的流逝会变慢——这个著名的时间延缓效应的误解，将狭义相对论的这种新结果，误认为给时间旅行开启了一种具有理论依据的可能性。
在狭义相对论诞生10年后，爱因斯坦提出了广义相对论。在广义相对论中，时间和空间不仅如狭义相对论中一样与参照系的选择密切相关，而且还有赖于物质的分布与运动。由此产生的一个不同于狭义相对论的重要结果是：它表明时空在某种意义上就会像流体一样，在引力的作用下，受到运动物质的拖曳，而弯曲、改变。我们的“未来”还会受到物质相互作用和运动的影响。在不同时刻、不同地点，“未来”有可能指向不同的方向，这是一个奇妙的结果。
广义相对论的“三大验证”(水星近日点的进动、光子在引力场中的频率红移和偏折)等事实已经证实：由于存在相互作用力，在非惯性牵引运动系之间，相应的时空的确会产生相应的弯曲特性。2004年10月，由各国科学家和大学研究人员组成的研究小组，观察了绕地球旋转的两颗卫星后，首次发现了地球自转时拖曳周围时空、“地球在旋转时确实在拖曳时空，离地球越近，扭曲的幅度就越大”，从而得到了地球引力引起时空的弯曲特性的直接证据。
时空旅行的实质是穿越四维空间。物理学一直在思考“时光隧道”是否存在于自然规律中。霍金指出，要进入未来可以透过虫洞通道。虫洞是根据爱因斯坦相对论预测的连接时空中两个不同地点的假想“隧道”或捷径，负能量将时间和空间拖入一条隧道入口，并在另一个宇宙出现。虫洞无处不在，只是因为太小，肉眼看不到罢了。
任何物质都不是平整无暇和实心的，如果仔细观察，会发现它们上面都存在小孔和裂缝，这是一个基本的物理原理，同样适用于时间。即便是像台球一样的东西，上面也有裂缝、褶皱或空洞。这一原理同样适用于第四维。时间也存在许多微小的裂缝、褶皱和空洞。在最小的刻度下——比分子甚至原子都小，来到一
个称为量子泡沫的地方，这是虫洞存在之处。
时空中的微小隧道或捷径不停地在这个量子世界中形成、消失和重新形成。它们可以连接两个隔离的空间以及两个不同的时间。不幸的是，这种时光隧道非常狭小，即使发现了它们，我们也不能从这个缝隙穿过——可这正是“虫洞时间机器”前进方向。霍金认为，有一天捕捉到一个虫洞，将它无限放大，能让人甚至飞船进入。如果拥有足够的能量和先进的技术，甚至能在太空中建造一个巨型虫洞。
据阿根廷《21世纪趋势》周刊网站5月8日报道，霍金确定了可以进行时空旅行的方式。他在英国《每日邮报》上发表文章称，时光之旅在理论上是可行的，人类可以打开回到过去的大门和通向未来的捷径。霍金在文章中提出了三种理论上可行的时空旅行方式。
为了实现时光旅行，霍金首先建议人们接纳时间作为第四维的观念。他举了一个非常简单的例子：当人们驾驶汽车时，向前直行和向后倒车是第一维，向左或向右转弯是第二维，在山路上爬坡和下坡是第三维，那么时间就是第四维。我们怎样才能找到在第四维前行或后退的路径呢？
方法一：虫洞：在科幻电影中，奇形怪状的时间机器借助巨大的能量打开一条穿越时光的隧道，时光旅行者勇敢地走进隧道，去无法确定的时间和地点进行冒险„„霍金表示，现实的操作可能并非如此，但这种想法其实并不疯狂。对于物理学家来说，时光隧道也许就是虫洞。霍金说，虫洞就在我们周围，只是小到肉眼无法看见。宇宙万物都会出现小孔或裂缝，这种基本规律同样适用于时间。时间也有细微的裂缝和空隙，比分子、原子还要小的空隙被称作“量子泡沫”，而虫洞就存在于“量子泡沫”中。有朝一日，人类也许能够捕获某一个虫洞，将它放大到足以使人类甚至宇宙飞船从中穿过。但霍金警告说，不要利用时间机器回到过去，因为这将导致违反基本的因果论。
方法二：黑洞：霍金在文章中说，时间就像是一条河流，在不同的地段会有不同的流速，而这正是实现通往未来之旅的关键。根据爱因斯坦的理论，时间在有些地方会过得更慢，而在另一些地方会过得更快。当飞船在太空中加速时，对飞船的宇航员来说，时间的流逝速度会有所放慢。比整个银河系还要重的超大黑洞可以更为明显地降低时间流逝的速度。霍金说，这种超大黑洞就像是一部天然的时间机器。如果一艘宇宙飞船进入超大黑洞，并按照地球指挥中心的要求完成了16分钟绕轨道一周的飞行，而对于宇航员来说，时间只过去了8分钟。如果他们在超大黑洞内执行5年任务，返回地球时会发现已过去了10年。这种时光旅行方式的问题在于，接近超大黑洞的危险太大。
方法三：以接近光速的速度飞行：霍金指出，另一种方法是设法达到比避免被黑洞吸入所需速度更快的速度。如果能够建造出速度接近光速的宇宙飞船，那么宇宙飞船必然会因为不能违反光速最快的法则，而致使舱内的时间放慢。宇航员以这种方式飞行一个星期，地球上的时间就过去了100年，从而实现通往未来
之旅。
十多年前，霍金曾经问过这样一个问题：假如时间旅行是可能的，为什么在我们周围至今尚未充斥着来自未来世界的时间旅行者呢？这个问题的潜台词是：时间旅行者没有来到我们周围，最有可能的原因是时间旅行在整个时间长河中——也就是永远——都没有实现过。当然，霍金并没有把这样的问题当作是对时间机器的一个认真的理论诘难。不过，他的这个问题还是引起了一些物理学家的思考，并且他们找到了一种可能的回答：即我们目前所知的有可能实现时间旅行的理论模型，有一个很可能具有普适性的共同特点，那就是不允许时间旅行者回到时间机器存在之前的年代。因此，假如公元2500年有人建造出了时间机器，那么时间旅行者只能访问公元2500年之后的年代，他们永远无法来到我们周围，更无法像一些科幻小说描绘的那样，回到史前时代去捕捉恐龙——那些历史已经或将要无可挽回地被时间长河所吞没，就像美国物理学家格林所说的：在时间机器建造成功之前的每一个年代，都将成为我们以及我们的子孙后代永远无法触及的历史。
从这个意义上讲，如果时间旅行是可能的话，早一天建造出时间机器就是多拯救一天历史。