穿越梦想的时间旅行

你还没有孩子，却有人上门来叫你“爷爷”或“奶奶”，你一定会感到莫名其妙。是谁和你开了这么大的玩笑?是时间机器!我们每个人都曾幻想过美好的未来，也爱回忆过去，回忆童年时代的幸福时光，回忆和那些已逝的亲人或朋友愉快相处的日子。如果真的能回到过去，我们会不惜代价的。我们还对陈列在博物馆里的文物和化石很有兴趣，对那些曾经辉煌过的文明历史，我们都想亲眼目睹一番。有了梦想，就有了为梦想面奋斗的人。从前的许多梦想现在都变成了现实，穿越时间的旅行也能变成现实吗?

跨越百年的时间机器

1895年，英国著名的科幻小说作家赫伯特·乔治·威尔斯创作了一部名为《时间机器》的科幻小说，描写一位时间旅行者驾驶“时间机器”自由穿梭于时空的过去、现在和未来的神奇故事。

由于构思奇特，情节曲折，《时间机器》曾成为名噪一时的畅销书。当然大多数人只是为欣赏小说中引人入胜的故事，并不相信真的能创造出可以穿越时空的时间机器，如果真能返回过去，岂不会发生现代人加入到过去的社会而改变历史的怪事情?但是，威尔斯坚信，总有一天人类会创造出时间机器，把这种梦想变成现实，让时间倒流。

而且具有这种信心的人，不只是威尔斯等个别的幻想家，从那以后，许多人继续做着和威尔斯类似的美梦，许多著名的物理学家也以认真的科学态度加入到研究时间旅行的行列。其中最著名的就是爱因斯坦，他在1905年发表了“狭义相对论”和1915年发表了“广义相对论”从理论上为时间旅行插上了新的翅膀。从此，在近100年中，有关时间旅行的科幻小说和电影层出不穷。

2002年3月，美国梦工厂和华纳兄弟公司将100多年前的科幻小说《时间机器》搬上了银幕，他们联合摄制的科幻影片《时间机器》在美国和香港创票房收入之首。影片又一次唤起人们多年的梦想，盼望有一天能驾驶时间机器驶向遥远的未来，或者让时光倒流回到从前的世界。有趣的是，这部影片的导演是从小喜爱科幻小说的西蒙·威尔斯，而他恰巧又是小说作者的曾孙。可以毫不夸张地说，威尔斯家族做了百余年的时间旅行梦。

科学大师为时空旅行奠定基础

尽管有些科学家认为时空旅行总有一天会实现，但人们对跨时空旅行感到难以理解，我们还是来看看科学大师们是怎样说的吧。

高速旅行让你永远年轻

什么是时间呢?有关时间的说法有两种。伟大的科学家牛顿在经典力学中对时间的解释是:"时间就好像一条无头无尾的均匀连续流逝的长河，和物质运动无关，它是绝对的、无限的，绝对空间与绝对时间互不依赖，也不与物质和物质的运动相关。"而另一位科学巨人爱因斯坦的 相对论”指出 时间不是独立存在的，它不仅与空间密不可分，而且与宇宙万物的运动速度密切联系，时空是一种四维结构。

按照爱因斯坦的时空观，随着观察者观察角度的不同，时间是可以收缩的，如果你飞来飞去，你就会发现相对于呆在家里不动的邻居，你已经走在了时间的前面，虽然这种超越只有十亿分之一秒，而且这微小的时间差别很难被人觉察到，但是通过原子钟还是可以很容易地测出这一差别的。1975年，美国马里兰大学的科学家卡罗尔·艾列同时在不同地方放置了两台原子钟，一台放在飞机上，飞了数小时，一台放在地面上，当飞机上的原子钟返回地面时，艾列将其与放在地面上一动没动的原子钟对照，发现飞机上的原子钟的时间慢了一纳秒，假设你会活到一百岁，并且一辈子在飞机上生活，那么你的寿命会延长万分之一秒。

建立在爱因斯坦的“狭义相对论和"广义相对论”基础上的四维时空观揭示了时间旅行的理论依据。按照这一理论，时间流逝的速度取决于运动的速度，人或任何物体移动得越快，时间便过得越慢，当速度接近光速时，时间变得很慢，人们就可以跨入未来 当速度达到光速时，时间就会停滞:而运动速度超过光速时，时间就会倒流，人们就可以回到过去，美国物理学家理查德-戈特计算过:假设你能以光速的0.99995倍的速度飞行500光年的距离再返回地球，那时地球上已经过了1000年，而时间旅行者才增加10岁。因此，当一个人乘速度接近光速的光子火箭飞行时，他将永远年轻，完全能进行星际间旅行:而如果某种火箭能超过光速飞行，乘坐它便可回到过去，进行时间倒流的旅行。

蹦蹦床和时空弯曲

“广义相对论”还认为。时间还和周围的引力有关。德国物理学家卡尔·史瓦西根据广义相对论预言宇宙存在黑洞 其中隐匿巨大的引力场 可以把包括光在内的一切物质吸进去，从而使周围的时空发生弯曲，而时空弯曲正好为时空旅行创造了条件，黑洞是指宇宙中大质量恒星的最终演化产物，是由普林斯顿大学的物理学家惠勒首先提出来的，黑洞的特点是质量无限大而体积则极小，这样，黑洞产生的极大引力就会将周围的时空结构吸成漏斗形状，并在漏斗最底部撕开一个比原子核还小的裂口，爱因斯坦和他的同事在1935年为此建立了一个说明引力作用的模型将一个黑洞的小裂口与另一个黑洞的小裂口对接，就将两个完全不同的时空结构连接在一起，构成时空隧道。

为了说明时空弯曲的原理，可以把时空比做一张绷紧的蹦蹦床，在不受压力(相当于黑洞的引力)时，蹦蹦床是平的。但如果有一小孩站上去，蹦蹦床就会下陷，这就是人(相当于黑洞)的重力使蹦蹦床(相当时空结构)产生了变形弯曲。小孩的重量越大蹦蹦床就下陷得越厉害，而且会把上面附着的其他物体跟着向下拉。同样的道理，宇宙中的大质量物体将使宇宙结构产生畸变，正如10个小孩比1个小孩使蹦蹦床下陷得更厉害一样，质量比太阳大得多的天体要比小于太阳质量的天体使空间弯曲得更厉害。尽管这只是一种类比，也只反映了空间的弯曲，没有反映时间的变化。而按照爱因斯坦的理论，空间与时间是混杂的，因此，如果黑洞使得其附近的空间产生了畸变，那么，时间也是被弯曲了的。这也是一些研究者将黑洞作为时间机器的依据。

美国物理学家罗纳德·马利特为了研究重力(即引力)对时间的影响，最近利用光子晶体进行了一次成功的试验。他在晶体内导入光子，使晶体内形成类似电流的循环光流，循环光的能量产生了人造重力，从而使得空间发生弯曲。这个试验就像用勺子搅拌水壶中的水,水壶相当于光子晶体，光相当于绕水壶内壁旋转的勺子，搅起的旋涡就相当于空间，随空间的变形扭曲，循环光将扭曲的空间的过去、现在和将来串在一个连续的环内，你可以随意选择进入的时间点。他指出，这些试验只是对时间旅行的可行性进行论证，离真正的时间旅行还相当遥远。

蚂蚁穿洞和时空隧道

爱因斯坦认为，利用黑洞在时空结构中产生的小裂口，也就是所谓的“虫洞”，可以创造一条穿越时空的捷径(即时空隧道)进行时间旅行。但是，这一理论似乎也有漏洞，因为虫洞小到只有原子核大，且因为引力极大，即使“开放”打开的时间也只有几分之一秒，时间旅行者乘坐时间机器又怎能通过?而且黑洞的引力那么大，时间机器通过时还不被撕成碎片?因此，时间旅行的研究似乎进入了死胡同。

但是，科学家并不善罢甘休，1988年，美国物理学家基普·索恩研究了一种保证虫洞能开放足够时间并将虫洞撑大到足以让时间机器通过的办法。那就是利用所谓的反引力或反物质,抵消黑洞的引力，使虫洞口大开，让时间机器通过。现已证明在宇宙中确实存在反物质。只要利用反物质打开虫洞，时间旅行者就可从一端进去，从另一端出来，实现到过去或未来的旅行。

为什么利用虫洞可以进行时间旅行?戈特认为，如果空间和时间是弯曲的，那么时空也可以“彻底弯曲"，这样就可直接从现在跳到过去或未来。为了说清这一点，可以用一个简单的比喻来说明虫洞的概念。比如在一张白纸上用笔在纸的对角线上戳两个洞，白纸相当于“空间”，而笔相当于“时间机器”。假如让一只蚂蚁从A洞爬向B洞，最短的距离当然是两点之间的直线。但是，如果把纸对折(即弯曲)起来，那么这一距离立即缩短，甚至两个洞可以重叠这时它们的距离就等于零。也可以说，两个在空间或时间上不同的地方，可能重合在一个点上。虫洞就能起这种弯曲空间的作用。这样，借助于虫洞(连接不同时空区域的隧道)，不需要横跨两点中间的空间而直接到达目的地，蚂蚁就能立即从A洞旅行到B洞。实现跨时空旅行。这也是目前为设计时间机器而采用的最简单的方法，穿过虫洞就能穿越不同的时空。

时间旅行可以改变历史吗

尽管有越来越多的科学家认为时间旅行在理论上是可行的，但仍有一些科学家和哲学家对时间旅行表示怀疑，提出了著名的“时间旅行悖论”。我们都知道，历史是不可改变的。时间旅行悖论表明，假设我们能穿越时间回到过去，那么一个回到过去的时间旅行者可以在自己出生之前杀死他的母亲。从理论上讲，首先这个旅行者不会出生，那么这次旅行就不会发生;如果旅行没有发生，那么旅行者又怎会出生，这样一来就产生了明显的矛盾。

时间旅行的“可行派”也承认我们不能改变历史，但是认为"返回过去”是可能的。他们还提出解释悖论的各种说法。一种说法是俄罗斯天体物理学家伊戈尔·诺维哥夫提出的，他说万物并没有矛盾，只要看是否找到合理的解释，按照他的说法，穿梭时空的人不能改变历史，发生了就是发生了，参与时间旅行的旅客只能观看，不能改变，不能重新设计自己的生活。

牛津大学的物理学家戴维·多伊奇提出了“多重世界”理论根据这个理论，每个量子事件都将触发多个“新宇宙”。也就是说时间旅行者回到过去，立刻会产生一个新的量子世界，也可称作是一个平行的宇宙。在这个宇宙里，母亲不会存在，旅行者可以安然地旅行，而原来的世界仍旧继续存在。

还有一种说法就是平行宇宙的看法，认为同时存在三个平行的宇宙，即除有一个“过去的宇宙”外，还有一个“现在的宇宙”和一个“未来的宇宙”。只要人能穿越“时间隧道”，就能从一个宇宙进入另一个宇宙，但是，这些在常人看来像“天方夜谭”的假说现在谁也证实不了，真的只能由“时间”来证明了。

从快子飞行器到光子火箭

我们每天都在进行着时间旅行，可要进行跨越时空的旅行并不那么简单，需要乘坐特殊的时间机器。科学家也设计了各式各样的时间机器，电影《时间机器》中设计的时间机器就是最早的雏形。在目前认为可能实现的各种关于时间机器的设想中，有使用超光速粒子来推动飞行的“快子飞行器”，有利用虫洞”的“虫洞飞行器”等。

虽然相对论指出宇宙中物质的运动速度都不能超过光速，但某些科学研究证明，宇宙中某些类星体正以大于光速几倍的速度不断地放射出物质流，科学家就设想利用这些超光速粒子来制造快子飞行器，譬如可以设想在接近光速的所谓亚光速区使飞行器不断加速而接近光障，通过“隧道、黑洞”跃升入超光速区，以超光速行驶。但这样的飞船必须有超浓缩的能量驱动，实现起来还是比较困难。

无论用哪种方法进行时间旅行，关键的问题是解决能源，显然，使用常规能源是无法达到这个目的的。科学家认为高速飞行最可行的方法是以核能来产生推力。有人做过测算，假设利用每颗重约3克、共300亿颗的氢弹连续爆炸，每秒钟爆炸250颗，可以得到10000千米/秒的速度，这个速度仅为光速的1/30，并且这9万吨核燃料也只够使用38年左右，不能满足远程宇航的需要，更何况要实现这种核爆方案并不是轻而易举的。因此，这种能源不能作为远程宇航的动力。

现在科学家设想用正、反物质来解决能源问题。我们知道自然界存在着一种质量与电子相等而电荷相反的正电子，后来又发现了质量与质子相等却带负电荷的反质子。接着反中子、反中微子也相继被发现。但是，反物质不能以常态在地球上存在。正、反物质水火不相容，它们一旦接触，就会湮灭、转化成一团光、同时释放出比氢弹爆炸大上千倍的能量。具体地说,在火箭的燃料箱里分别装上一半正物质和一半反物质，然后使正反物质在燃料室里喷射相碰，它们立即转化为光，光从火箭尾部喷射出去，推动火箭前进，火箭喷出的是光子而不是气体或其他什么物质，这种火箭称为光子火箭它可以接近光速 要生产这种光子火箭以目前的科技水平还不可能，但是这种发展前景是现实的和科学的。一旦获得可以制取反物质的技能，同时发明可以控制正、反物质接触的绝缘”材料和方法，那么光子火箭的设想就有实现的可能。这种前景是相当诱人而遥远的。

珍惜现在的每一刻

关于时间旅行，一直存在着争论和矛盾，同时也不断涌现新的理论和发现，使我们进行时间旅行的步伐越来越近。

中国的科学家是如何看待这个问题呢?北京师范大学物理系的刘辽教授指出:从现今的物理学原理出发，不能排斥时间机器的存在，也就是说，现今的物理原理并不能排斥可能通过某种方式回到“过去”，这已是相当多的理论物理学家的共识。该校天文系曹盛林教授认为，随着科学的发展，超光速运动或许能够实现，在超光速运动的条件下，会出现“时序的相对性，也就是说我们可能按完全相反的顺序追回"过去所发生过的一切，似乎有一台特殊的摄像机使你看到了过去的情况。但人们不可能以任何方式去改变过去已发生过的一切。

也许有一天，你可以实现时间旅行的梦想，但你不可能回到从前去重新塑造一个新的你，去改变你的过去。因此，还是首先把握现在的你，珍惜现在的每一寸光阴，那么当你乘坐时间机器回去拜访从前的你时，你会坦然地面对过去，并为自己没有虚度年华而自豪，而不会留下太多的遗憾。