时空穿越,究竟是我们的美好幻想,还是真的存在?


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熟悉相对论的朋友们 , 都知道狭义相对论和广义相对论中 , 将时间的流逝与物体的运动速度和所受到的引力场大小联系了起来 , 从而打破了长期以来人们对于时间是一成不变的传统物理观 。 物体的运动速度越快、所受到的引力场越强 , 那么时间的流逝就会越慢 。 受到相对论的启发 , 不少科学家和爱好者 , 提出了一个更为极端的情况 , 那就是当物体的运动速度、或者受到的引力场强度 , 达到一定之后 , 是否会改变时间的流动进程 , 从而达到时空穿越这个目标呢?

相对论对于时间的描述在狭义相对论中 , 爱因斯坦提出 , 物体的运动速度对时间的流逝速度产生重要影响 , 其前提是“时间不变原理” , 即光线在传输过程中 , 其速度不因参照系的改变而发生改变 。 通过洛仑兹变换 , 推导出在不同运动速度下 , 人们所感知的时间流逝速度与实际时间变换的对应关系 , 即T=t0/√(1-v^2/c^2) 。 通过这个公式 , 我们可以看出 , 当物体的运动速度越接近光速 , 那么所监测到的时间流逝速度就会越慢 , 理论上 , 当运动速度等于光速 , 那么时间就将停止 。

随后 , 爱因斯坦又提出了广义相对论的概念 , 使人们对时间的认知进一步拓展 , 即时间的流逝速度 , 不仅仅与物体的运动速度有关 , 还与物体受到的引力有关 。 如果一个物体的质量特别大 , 那么对于外界的其它物体 , 由引力源所产生的引力就会越大 , 结果就是对周围产生的时空“弯曲”程度就会越明显 。

【时空穿越,究竟是我们的美好幻想,还是真的存在?】在广义相对论中 , 爱因斯坦提出了一个全新的时空观 , 即在传统的时空面构造成一个由三维和时间轴共同组成的“四维时空” , 而时空面是弯曲的 , 在这个封闭的空间中 , 物体的质量将影响着这个时空面的弯曲程度 。 据此 , 爱因斯坦提出了广义相对论中的一个著名方程 , 即引力场方程 , 这是一个二阶非线性张量方程 , 理论上具有很多解 , 其中一个解就是黑洞 。 除此之外 , 后来的科学家还通过引力场方程 , 理论上发现了关于宇宙大爆炸、宇宙膨胀以及引力波等事实的理论存在 。

时空穿越的可能性爱因斯坦提出的相对论 , 虽然认为时间在不同的运动和引力场景下 , 会发生相应的改变 , 但是“光速不变原理”是基础 。 无论是从相对论本身 , 还是推导过程中的“副产物”-质能方程 , 都无一例外阐述了一个观点 , 那就是光速不可突破 , 可以无限接近 , 就是达不到 , 更不可能被突破 , 因为根本找不到能够支撑有质量物体达到光速的能量 。
著名科学家霍金认为 , 如果在一个有限的空间内 , 当能量处处是非负状态时 , 如果想要达到穿越时空的目的 , 那么势必要存在一个时间“奇点” , 在该奇点上 , 所有现在的一切物理体系、物理规律都将失效 , 这种情况下 , 才有可能实现时间的穿越 。 然而 , 从现在的观测条件和理论技术体系下 , 我们在宇宙中是根本无法找到这样的奇点的 , 从某种意义上说 , 时空穿越所必须达到的三个基本条件:有限空间、非负能量和时间机器中 , 非负能量这一点就很难进行突破 。

其实 , 早在1949年 , 一位叫做哥德尔的科学家 , 提出了一个特殊的“宇宙模型” , 即不发生膨胀但高速旋转的宇宙 , 由于高速的旋转 , 使得宇宙中出现了超强的时空弯曲 , 形成了所谓的“时间闭环” , 如果能够找得到“时间闭环” , 那么就有可能进行时空穿越 , 很可惜 , 几十年过去了 , 不但科学家找不到这样的“闭环”形态 , 而且最后确认的宇宙形态也不是这种结构 , 至少可观测宇宙不是这样的 , 我们的宇宙是一个目前处于快速膨胀的宇宙 , 也没有所谓的快速旋转 。

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