成為科學(xué)的時間旅行

■唐云江

自從赫伯特·威爾斯(Herbert Wells)于1895年發(fā)表了他的著名小說 《時間機(jī)器》(The Time Machine)以來，時間旅行便成為科幻小說中的熱門話題。盡管威爾斯并沒有提出時間機(jī)器如何制造，但駕馭時間機(jī)器穿梭于過去和未來的幻想確實(shí)令人激動。

幻想往往與現(xiàn)實(shí)相悖，也違反人們的“常識”，因此嚴(yán)肅的科學(xué)一般對科幻是不屑一顧的，常常拒其于科學(xué)大門之外。對于時間旅行來說，除了違背我們的“常識”之外，還會在哲學(xué)上產(chǎn)生一些悖論，如著名的“祖母悖論”等，違反因果原則是顯而易見的。正因?yàn)槿绱?，它難以得到科學(xué)的青睞，關(guān)于時間旅行的幻想百年來只能是人類的一種奢望。

其實(shí)，就在威爾斯的小說發(fā)表10年后的1905年，愛因斯坦提出了“狹義相對論”；在20年后的1915年他又提出了“廣義相對論”。相對論正是描述關(guān)于時空的理論，而且至今為止仍是這方面的最好的理論。按理說，相對論應(yīng)該支持時間旅行，特別是關(guān)于“雙生子佯謬”的爭論已經(jīng)涉及到時間旅行的問題。但是，自從相對論提出之后，主流科學(xué)家們對與相對論有關(guān)的時空的彎曲、黑洞、宇宙大爆炸等表現(xiàn)出極大的興趣，但對并不違反相對論理論的時間旅行卻很少有科學(xué)家光顧。這也許一方面是因?yàn)槿藗兊墓逃杏^念，另一方面因?yàn)檫€沒有足夠的理論準(zhǔn)備。從20世紀(jì)70年代起，有少數(shù)理論物理學(xué)家開始研究這個話題，但也只是作為科學(xué)家的業(yè)余興趣，因而關(guān)于時間旅行問題一直處于主流科學(xué)的邊緣。

只是近些年來，才有越來越多的理論物理學(xué)家關(guān)注這個問題，開始把這項研究看作是嚴(yán)肅的科學(xué)問題?！度绾沃圃鞎r間機(jī)器》的作者保羅·戴維斯就是其中之一。實(shí)際上，在愛因斯坦的廣義相對論中已經(jīng)包含有在某些情況下允許回到過去的思想，有些物理學(xué)家就試圖尋找符合相對論的時間旅行的方法。值得一提的是基普·索恩，為了解決其好友、著名科普作家卡爾·薩根提出的“利用蟲洞作為穿越時空捷徑的幻想是否有理論依據(jù)”(薩根在1985年出版的《接觸》一書中使用了蟲洞作為時間旅行的通道)，他對蟲洞進(jìn)行了細(xì)致的研究，創(chuàng)建了蟲洞的理論模型。索恩還用到了量子論中的負(fù)能量概念，給出了利用蟲洞進(jìn)行時間旅行的可能途徑。

雖然許多科學(xué)家已經(jīng)意識到，經(jīng)過設(shè)計的可能回到過去的時間旅行與現(xiàn)有的科學(xué)理論并不沖突，但是，如果它真能成功，那么必然要破壞因果律。近來的理論研究除了尋找現(xiàn)有理論允許的更完善的時間旅行的方式之外，還有從理論上對可能破壞的因果關(guān)系進(jìn)行修補(bǔ)，或者嘗試重新理解和研究因果關(guān)系。這些研究已經(jīng)對建立一個統(tǒng)一的物理學(xué)理論起到了推動作用。無論如何，從方法和研究的現(xiàn)狀來看，對時間旅行的研究已經(jīng)納入了科學(xué)研究的范疇，盡管還沒有取得有定論。關(guān)于這一點(diǎn)我們還可以從近些年來嚴(yán)肅的科學(xué)刊物(如《物理評論》等)刊登關(guān)于時間旅行方面的論文得到佐證。

實(shí)際上，關(guān)于時間旅行的研究是特別激動人心的，因?yàn)樗x我們似乎很近。的確，想一想已有定論的相對容易的“有限時間旅行”，按照現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展速度，可能用不了很久，只要宇航員攜帶足夠的能源，把宇宙飛船加速到相對地球來說接近光速(如光速的99%)的飛行速度是可以的。到那時，人類拜訪鄰近的恒星就可以實(shí)現(xiàn)了，比如說3光年遠(yuǎn)的恒星，看上去宇航員用了3年多一點(diǎn)的時間就可到達(dá)，而宇航員只“覺得”用了不到半年時間，這與我們現(xiàn)在去火星的時間差不多。等宇航員用了不到1年時間返回地球時，實(shí)際上他們已經(jīng)進(jìn)入到了未來的時光，因?yàn)樵瓉硗甑厍蛏系娜艘呀?jīng)年長他們七八歲了，所帶來的問題是他們再也回不到過去了。這就是時間旅行的魅力，更不用說實(shí)現(xiàn)可以回到過去的“無限時間旅行”了。