宇宙奥秘之时间空间.docx
- 文档编号:4124465
- 上传时间:2022-11-28
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:753.76KB
宇宙奥秘之时间空间.docx
《宇宙奥秘之时间空间.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《宇宙奥秘之时间空间.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
宇宙奥秘之时间空间
宇宙奥秘之时间空间
英国著名物理学家史蒂芬·霍金继日前承认外星人的存在后,又发表一个惊人论述:
他声称带着人类飞入未来的时光机,在理论上是可行的,所需条件包括太空中的虫洞或速度接近光速的宇宙飞船。
不过,霍金也警告,不要搭时光机回去看历史,因为“只有疯狂的科学家,才会想要回到过去"颠倒因果"”
据英国媒体报道,物理学家霍金在最近拍摄的一部有关宇宙的纪录片时提到,人类其实能建造出接近光速的宇宙飞船,并且能够进入未来。
霍金甚至说,自己是因为担心别人把他当成“怪人”,所以才不敢乱说话,也不愿意多谈有关时光机的东西,直到透过纪录片后才大方讨论。
时间也有缝隙
至于时光机的关键点,霍金强调就是所谓的“4度空间”,科学家将其命名为“虫洞”。
霍金强调,“虫洞”就在我们四周,只是小到肉眼很难看见,它们存在于空间与时间的裂缝中。
他指出,宇宙万物非平坦或固体状,贴近观察会发现一切物体均会出现小孔或皱纹,这就是基本的物理法则,而且适用于时间。
时间也有细微的裂缝、皱纹及空隙,比分子、原子还细小的空间则被命名为“量子泡沫”,“虫洞”就存在于其中。
回到“遥远过去”
而科学家们企图穿越空间与时间的极细隧道或快捷方式,则不断在量子天地中形成、消失或改造,它们连结两个不同的空间及时间。
部分科学家认为,有朝一日也许能够抓住“虫洞”,将它无限放大,使人类甚至宇宙飞船可以穿越;另外若动力充足加上完备科技,科学家或许也可以建造一个巨大的“虫洞”。
霍金指出,理论上时光隧道或“虫洞”不只能带着人类前往其他行星,如果虫洞两端位于同一位置,且以时间而非距离间隔,那么宇宙飞船即可飞入,飞出后仍然接近地球,只是进入所谓“遥远的过去”。
不过霍金警告,不要搭时光机回去看历史。
飞船够快也能去“未来”
霍金表示,如果科学家能够建造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是最大速限的法则,而导致舱内的时间变慢,那么飞行一个星期就等于是地面上的100年,也就相当于飞进未来。
霍金举人造卫星为例,指卫星在轨道运行时,由于受地球重力影响较小,卫星上的时间比地上时间稍快。
由此,霍金就设想出一艘大型极速宇宙船,可在1秒内加速至时速9.7万公里,6年内加速至光速的99.99%,比史上最快的宇宙船阿波罗10号快2000倍。
船上的乘客就是变相飞向未来,作出名副其实的时间旅行。
名词解释:
“4度空间”
即使是在太空中,万物也都有时间的长度,在时间中漫游,意味着穿越该“4度空间”。
霍金举例指出,开车直线行进等于是在“1度空间”中行进,而左转或右转等于加上“2度空间”,至于在曲折蜿蜒的山路上下行进,就等于进入“3度空间”。
穿越时光隧道就是进入“4度空间”。
据英国《新科学家》网站报道,随着太空技术的飞速发展,人类所发现的宇宙空间越来越大,但是一些关键的太空飞行难题仍在制约着人类飞往更远太空的梦想。
为了飞得更远这个目标,科学家们研究了多种新技术和新思想,用于未来的太空旅行计划。
近日,《新科学家》网站对其中的十种未来太空技术进行了介绍和分析,并逐一评估其实现的可能性。
以下就是科学家认为未来可能的十种太空技术,尽管其中部分技术几乎是不可能实现的。
1.离子推进器
可行性:
数年后或将实现。
传统的火箭是通过尾部喷出高速的气体实现向前推进的。
离子推进器也是采用同样的喷气式原理,但是它并不是采用燃料燃烧而排出炽热的气体,它所喷出的是一束带电粒子或是离子。
它所提供的推动力或许相对较弱,但关键的是这种离子推进器所需要的燃料要比普通火箭少得多。
只要离子推进器能够长期保持性能稳定,它最终将能够把太空飞船加速到更高的速度。
相关技术目前已经应用到一些太空飞船上,比如日本的“隼鸟”太空探测器和欧洲的“智能1号”太空船等,而且技术已经取得了很大的进步。
未来最有希望成为更远外太空旅行飞船推进器的可能就是VASIMR等离子火箭。
这种火箭与一般的离子推进器稍有不同。
普通的离子推进器是利用强大的电磁场来加速离子体,而VASIMR等离子火箭则是利用射频发生器将离子加热到100万摄氏度。
在强大的磁场中,离子以固定的频率旋转,将射频发生器调谐到这个频率,给离子注入特强的能量,并不断增加推进力。
试验初步证明,如果一切顺利,VASIMR等离子火箭将能够推动载人飞船在39天内到达火星。
2核子脉冲推进器
可行性:
非常有可能实现,但危险性很大。
在这十项技术中,在普通人看来,最危险、最不计后果的一项应该是核子脉冲推进技术。
核子脉冲推进技术的基本思想就是,在推进火箭的尾部定期扔出一个核弹,用作推动力的来源。
这个匪夷所思的想法,却恰恰是美国国防部高级研究计划署提出的。
高级研究计划署的这项研究计划代号为“猎户座计划”,是1955年美国实实在在考虑过的一项计划。
计划的目标是研究一种适合快速星际旅行的推进方案。
在高级研究计划署最终拿出的方案中,推进火箭被设计成一个巨大的减震器,而且还有厚重的辐射屏蔽用于保护乘客的安全。
这个方案看起来可行,但它可能会对大气层造成严重的辐射问题。
因此,到20世纪60年代该计划最终未能真正实施。
尽管存在许多担忧,仍然有人在继续研究核子脉冲推进技术。
理论上讲,核弹动力飞船速度可以达到10%的光速。
以这样的速度到达最近的恒星可能需要40年。
3核聚变动力火箭
可行性:
有可能,但最少要数十年之后。
依靠核动力的太空飞行技术并不是只有核子脉冲推进器,还有其他的核能利用方式。
比如,在火箭上安装一个裂变反应堆,利用裂变反应堆提供热量喷射气体,从而产生推动力。
不过,这种核裂变动力火箭与核聚变动力火箭相比,仍有很大的差距。
在核聚变反应中,核子被迫进行聚合从而产生巨大的能量。
大多数的聚变反应堆都是利用托卡马克装置将燃料限制在一个磁场之中来驱动聚变反应的。
但是,托卡马克装置太重,并不适合用于火箭之上。
因此,核聚变动力火箭必须要采用另一种触发聚变的方法,即惯性约束核聚变。
这种设计以高能光束(通常是激光)来代替托卡马克装置中的磁场。
当聚变反应发生后,磁场再引导炽热离子喷向火箭尾部,实现核聚变火箭的推进力。
4.布萨德喷气式引擎
可行性:
存在巨大技术挑战。
所有推进火箭,包括上述的核聚变动力火箭,都存在一个相同的关键难题。
为了实现更快、更远的目标,火箭上必须要携带更多的燃料,更多的燃料必然会增加火箭的重量,进而会减小推进力。
如果想实现星际间旅行,就必须要避免这种情况。
于是,1960年,物理学家罗伯特-布萨德提出了一种喷气式引擎,布萨德喷气式引擎或许可以解决这一难题。
布萨德喷气式引擎原理和上述核聚变动力火箭一样,但是它并不需要携带足够的核燃料。
它首先是将周围太空中的氢物质进行电离后,然后利用强大的磁场吸收这些氢离子作为燃料。
虽然布萨德喷气式引擎方案没有上述核聚变动力火箭中的反应堆问题,但是它所面临的问题是磁场大小的问题。
由于星际空间中氢物质很少,因此它的磁场必须要足够大才可行,甚至要延伸到数千公里之外。
除非是发射前进行精密的计算,设计出飞船飞行的精确轨道,这样就不用携带多余的燃料,也不再需要巨大的磁场。
不过这种想法又出现一个弊端,那就是飞船必须要按既定轨道飞行,不得偏离,而且从其他星球返程则变得更加困难。
5.太阳帆推进技术
可行性:
完全有可能,但适应空间有限。
这是另一项不需要携带足够燃料的技术,因而理论上讲也可达到极高的速度,不过它往往需要一个时间过程才可完成这一目标。
与传统的利用风力进行航行的帆船相比,太阳帆是从太阳光线中吸取能量。
目前,太阳帆推进技术已在地球的真空室内取得试验成功。
然而,在太空轨道上实施相关试验则以不幸而告终。
比如,2005年,世界上最大的业余太空科学组织美国行星协会研制了一艘名为“宇宙1号”的太空飞船,它的太阳帆运载火箭因故障而坠毁。
尽管在技术的萌芽阶段出现许多问题,但是太阳帆仍然是一个非常有希望的未来太空技术。
至少它可以保证在太阳系内飞行,太阳的光线可以为它提供最强大的推进力。
将来,人类将可能会主要利用太阳能实现星际间旅行。
6.磁场帆推进技术
可行性:
只适合相对较近距离太空旅行,如太阳系内。
与太阳帆不同的是,磁场帆是由太阳风提供推动力,而不是由光线提供推动力。
太阳风是一种拥有自己磁场的带电粒子流。
科学家提出,在太空飞船周围制造一个与太阳风磁场相排斥的磁场,这样就可利用磁场的排斥力推动太空飞船飞行。
与此相近的相关技术还有“太空蛛网”技术,这种技术就是在太空飞船周围延伸出一个带正电的电网,这样的电网可以与太阳风中的大量的阳离子相排斥,从而获得推进力。
不管是磁场帆,还是“太空蛛网”技术,都是在利用磁场进行“冲浪”,磁场力使得太空船能够改变轨道,甚至驶离行星际空间。
然而,太阳帆和磁场帆都不适合恒星间旅行。
当它们远离太阳时,光线和太阳风的强度都急剧下降。
因此,在太阳系外,它们没有足够的动力驶往其它恒星。
7.激光动力推进器
可行性:
存在极大的技术挑战。
既然太阳不足以推动恒星际太空飞船,于是有科学家提出了激光动力推进器技术,利用一束强大的激光将飞船推向太空,其中一项技术就是“激光烧蚀”技术。
所谓的“激光烧蚀”就是利用强大的激光来烧蚀飞船尾部的特殊金属,金属逐渐蒸发形成蒸汽从而提供推进力。
另一种相似的技术就是由物理学家和科幻小说家格里高利-本福德所提出的太阳帆技术,就是在太空飞船上安装一种太阳帆,太阳帆上涂有一层特殊的油漆。
从地面之上发送微波束,微波束“燃烧”特殊油漆中的分子从而产生推进力。
这种技术或许将使得行星际间旅行更快。
激光动力推进技术也存在许多重大挑战。
首先,激光束必须要精确聚焦于飞船之下,即使距离再远,激光束都不能有丝毫误差。
否则,飞船会因为得不到足够的能量而坠毁。
其次,激光束生成设施的功率必须要超级强大。
在某种情况下,它所需要的能量可能会比人类目前所有的能量输出还要大得多。
8.时空扭曲技术
可行性:
不太可能。
1994年,威尔士大学物理学家米古尔-阿尔库比列提出了星际物质利用技术。
在这种设想中,飞船推进力主要由一种至今未被发现的物质--“外星”物质提供。
这是一种粒子,具有负质量和负压力。
它可以扭曲时空,从而使飞船快速接近前方的空间,而后方的空间在不断扩张。
飞船就好象处于一个不断膨胀的泡泡中,可以飞得比光速快,而且不会违背相对论的原理。
然而,阿尔库比列的技术思想存在许多问题。
首先,为了维持这种时空扭曲,需要巨大的能量,这种能量或许会比整个宇宙的全部能量都要大。
其次,这种驱动器可能会释放出大量的辐射物,严重威胁飞船乘客的生命安全。
此外,关于这种外星物质是否存在,至今未有定论。
因此,从物理学上讲,很难实现这种扭曲的泡泡。
9.虫洞利用技术
可行性:
完全不可能。
既然有人可以想到时空扭曲,于是就有其他科学家想到了时空隧道。
他们认为,或许利用虫洞可以实现这一想法。
虫洞的概念是由美国著名物理学家约翰-威勒尔提出的,意思是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。
关键的问题是,虫洞确实存在吗?
如果存在,我们是否能够穿越它们?
然而,这些问题至今没有答案。
可能与上述的未知外星物质一样,虫洞并不存在。
20世纪90年代,物理学家塞尔古-科拉斯尼科夫又提出了另一种虫洞概念。
然而,所有这些虫洞理论都不能提供虫洞确切存在的证据,更无法提出一种切实可行的时空穿梭方法。
如果科学家们能够找到答案的话,那么太空飞船的速度将不仅仅是光速的概念。
10.多维空间技术
可行性:
难以理解。
我们通常能够看到的宇宙空间通常是三维的。
不过德国物理学家巴克哈德-海姆提出,如果宇宙中存在更多空间维数,飞船则可以穿行其中,实现极端速度。
这种极速飞船可以在几分钟内到达月球,飞抵火星只要2.5个小时,而到达半人马座阿尔法星系也只需要80天。
然而,这种思想实在难以理解,海姆的理论从来没有得到过同行们的认可。
除了上述10项技术之外,还有一些更理论化的技术,比如暗物质火箭、黑洞恒星飞船等。
科学家希望,所有这些技术将来都能够派上用场。
借助宇宙“黑暗力量”实现星际旅行
据国外媒体报道,道格拉斯·亚当斯在他的《银河系漫游指南》一书中写道,“宇宙空间无比巨大,你简直无法相信它是多么的浩瀚无际,其程度令人难以置信。
距离我们地球最近的半人马座比邻星也有4.2光年远,这是地球和太阳之间距离的20多万倍。
假设我们搭乘美国国家航空航天局的“旅行者1号”去半人马座的比邻星旅行,以每秒大约17公里的速度前往尚需7万4千年。
现在有两种全新的恒星飞船可能性设计方案摆到了桌面上,这些可能性设计方案能够使我们,或者更确切地说能够使我们遥远的后代到达恒星。
纽约大学的物理学家JiaLiu(刘嘉,音译)初步设计出以暗物质为动力的太空船。
此后不久,数学家路易斯·克瑞恩和曼哈顿岛堪萨斯州立大学的肖恩‧韦斯特摩兰(ShawnWestmoreland)提出了一个以人造黑洞为动力的航空器的计划。
我们来看一看刘嘉的暗物质恒星飞船。
由于暗物质对恒星和星系的重力牵引方式,多数天文学家认识到暗物质的存在。
这样的观测报告显示,暗物质比宇宙中看得见的物质重6倍,因此一艘暗物质恒星飞船应该拥有大量的燃料供给。
因为宇宙中的暗物质非常丰富,刘嘉设计了一个不需要自身携带燃料的火箭。
这一点立即超越了其他许多恒星飞船的不足之处,这些恒星飞船的巨大燃料供给极大增加了飞船的重量,妨碍了它们的加速能力。
刘嘉说,“暗物质火箭将在途中获得自身的燃料。
”
他的计划是利用暗物质粒子的湮灭所释放的能量来推动火箭。
刘嘉的想法更多地依靠理论物理学。
实际上没有人知道暗物质是由什么构成的。
一种领先的理论断定,暗物质是由中性伴随子组成,这些粒子没有电荷。
中性伴随子非常古怪,它们有自己的反粒子:
在恰当的情况下相互碰撞的两个中性伴随子将互相湮灭。
如果暗物质粒子以这种方式湮灭,它们将会把全部质量转化为能量。
1公斤暗物质粒子将释放出大约1017焦耳的能量,是1公斤炸药的100亿倍,足够推动火箭前进。
刘嘉指出,暗物质火箭穿行得越快,捕获的暗物质就越多,速度就越来越快。
精确的加速度值依赖于周围暗物质的密度、发动机的搜集区域和火箭的质量。
在刘嘉的计算中,他假设宇宙飞船只有100吨重,搜集区域为100平方米。
这样,抵达比邻星的旅行时间将会从几万年缩减到只有几年的时间。
当然,还有一个小问题。
为了更有效地工作,刘嘉的火箭将不得不穿越浓厚的暗物质区域。
迄今所知,最大的暗物质聚集区距离银河系中心有2.6万光年之遥。
刘嘉指出,现在还没有人详细地绘出银河系暗物质的分布图,他希望能发现较近的聚集区。
为了抵达其他恒星,需要充分利用燃料的每一滴能量。
化学火箭效率非常差,只能把它们质量的10-10之一转化为能量。
即使是核燃料也只能把不到百分之一的质量转换为能量。
反物质火箭将成为黄金标准。
1970年,斯蒂芬·霍金演示了并不全黑的黑洞:
当黑洞的全部物质转换成季度紧缩的亚原子粒子团时,它们能够“蒸发”,克瑞恩相信,用于推动宇宙飞船穿越星系的将是这种辐射。
实际上,我们必须自己做一个黑洞。
为了创建一个黑洞,克瑞恩说,你需要把大量的能量聚集到一个很小的体积内。
他设想利用太阳能给一个巨大的伽玛射线激光器“充电”。
用一个250公里宽的太阳能面板搜集能量,这个面板在距太阳几百万公里的轨道上运行,在大约一年的时间里吸收阳光。
根据克瑞恩的说法,百万吨级的黑洞宇宙飞船将在几十年内加速到光速。
如果这仍然很慢,还会有一种办法来提高速度。
较小的黑洞将会释放更多的霍金辐射,因此,只要你供给它一些额外的物质,它就会更快地推动飞船前进。
一旦你在飞船中以这种速度旅行,你自己的时间将会变慢,你的年龄要比地球上你朋友和家人的年龄要过得慢。
克瑞恩说:
“在一个人的有限生命时间里,到达250万光年远的仙女座星系是完全有可能的。
”
这看起来非常令人兴奋,克瑞恩反复地说,就他所知,这是唯一可行的星际旅行方法。
更先进的外星文明是完全有可能坐着他们的黑洞宇宙飞船在银河系中遨游的。
因此,寻找黑洞宇宙飞船将是寻找地球之外智能的最佳途径。
当黑洞给飞船提供动力时,它放射出霍金辐射,会对时空产生抖动和波动,我们可能会有能力检测这种波动,这不同于地球上所知的引力波。
首先,我们需要建立一个新的引力波观测台。
现有的设施,如放置在华盛顿哈佛大学和路易斯安那州利文斯顿大学成对的LIGO(引力波观测激光干涉仪),它们最初是用于寻找低频的引力波,这种引力波是当黑洞靠近中子星时放射出来的,这与黑洞宇宙飞船产生的快速波动非常不同。
也许ET(外星人)早已经做出了选择,要建造的是一艘暗物质宇宙飞船,而不是黑洞宇宙飞船。
刘嘉说,“如果先进的地外文明目前使用的是暗物质火箭,那么,暗物质的高密度区域很可能就像大城市一样,是交通枢纽地区。
”
克瑞恩相信我们正在观察最大规模的达尔文进化论:
只有那些拥有生物的宇宙才能够制造黑洞,然后才能诞生出其他宇宙,与此同时,那些没有生命的宇宙最终将会消亡。
他最新的计算使他意识到,能够制造一个刚好适合推动宇宙飞船的黑洞,这是多么的不可思议。
在他看来,对于一个智能文明来说,制造黑洞唯一的理由是星际旅行。
他说,“如果这个假设是正确的,我们就生活在一个非常适宜制造宇宙飞船的宇宙里!
”
从物理角度看星际迷航:
人类如何实现星际飞行
霍金坐在轮椅上指出,理论的革新可能使太空旅行的速度获得革命性进展,继而使开拓外星殖民地成为可能。
“科学幻想可在一瞬间使你到达目的地,”霍金说,“不幸的是,这将违背科学法则。
科学法则说,任何事物的速度都不能超过光速。
”
1905年,爱因斯坦发表了《论动体电动力学》一文。
这极大地激发了科幻想象,但也制造了一个无情的梦魇——任何物体相对运动速度不可超越光速。
不过,超光速旅行依然是人类对宇宙畅游最美的一个梦。
科幻片《星际迷航》已经率先超越爱因斯坦。
1、翘曲飞行:
瞬间到达目的地
为了实现超空间旅行,五花八门的幻想特技在《星际迷航》中轮番上阵——翘曲飞行(WarpDrive)、虫洞、三维传输器、全息幻觉甲板等等。
对观众来说,翘曲飞行是一种炫技;但对“企业号”来说,这是它的基本技能。
为了故事情节的需要,主角必须在光年量级的银河系中,迅速地从地球到达另一星球。
企业号的翘曲飞行,是将普通空间中距离甚远的出发地和目的地,在高维空间上重叠在一起,从而来实现超光速旅行。
在上海交通大学教授江晓原和他的一名博士生穆蕴秋合作的论文中,他们指出在《星际迷航》的专门技术手册中甚至能看到制作者为“企业号”翘曲飞行编写的基本公式。
随着电视新系列的推出,企业号的升级换代,这个公式还被不断加入新的参数来进行修正和完善,尽管它从未直接在电视画面中出现过。
科普作家张旭表示,从柏拉图到牛顿再到爱因斯坦,虽然物理学概念理论已经天翻地覆,“但支撑物理学的因果律岿然不动”。
比如,炮弹要先打出炮膛才能击中敌人,不可能炮弹先击中敌人再打出炮膛,相对论不允许超光速,“因为超光速破坏因果律,物理的逻辑性就消失了。
”
《星际迷航》聪明地使用了翘曲飞行,既不破坏因果律,又实现了超光速。
表面上,它是在很短时间里到达光速都到达不了的地方,实际上飞船在负能量密度的奇异物的支持下,改变空间物理结构、建立捷径缩短空间距离,让太空船在时间上“打败光速”航行。
尽管,《星际迷航》的翘曲飞行的超空间旅行方式是个幻想,却依然在点燃科学家的热情。
近日,贝勒大学物理学副教授克利文(GeraldCleaver)及其博士后研究员奥伯塞(RichardObousy),制定了一项雄心勃勃的计划,试图让《星际迷航》中展现的翘曲飞行向现实迈进一步,当然他们成功的可能性依然微乎其微。
2、虫洞:
在宇宙中“穿越”
一个虫洞的模型。
如果要从宇宙中的A地飞行到B地,传统飞行路线较长,而利用虫洞则可以快速抵达
美国理论物理学家索恩(KipThorn)提出的著名“虫洞”理论和翘曲飞行有异曲同工之妙。
“虫洞”的性质很早就被讨论过了。
江晓原与穆蕴秋指出,1916年,爱因斯坦广义相对论发表后的几个月,史瓦西在爱因斯坦引力场方程里发现了一个解——著名的史瓦西解。
1935年,爱因斯坦和其学术助手罗森在一篇论文中,把连接宇宙中两个遥远区域之间的假想通道称为“桥”——后来这被称为“爱因斯坦-罗森桥”,也就是“虫洞”。
科普作家张旭举例说,假设我们生活的普通宇宙是一个苹果,人类是生活在宇宙表面的虫子。
他们只有能力在表面爬来爬去,如果有一天他们认识到他们说明的果面是曲面,并且具备了咬穿果面的能力,虫子在苹果里“咬”了一个洞。
那么,从一地到另一地的距离就也要比果面距离短很多。
我们的宇宙未必就是平直的、朴素的,有可能存在更高维的空间。
地球距离织女星是26.5光年,但若通过一条虫洞连接它们的话,也许就才1千米。
不过,以虫洞来进行超光速旅行所面临的问题,那就是怎样保证虫洞的开放时间。
索恩的最终设想是以具有“负能量密度”的奇异物作为保持虫洞持续开放的物质条件,由此虫洞将被改造成违背因果律的时间机器用于星际航行。
“此外,用两个黑洞来作为虫洞也成为一种假设被提出。
”中国科学院理论物理研究所研究员李淼指出。
3、光波传送:
回到过去,飞往未来
《星际迷航11》中,年少不羁的寇克被分解成“量子”,被放逐到雪地里,遇到怪物袭击,意外地见到了老年史巴克。
寇克的这一奇遇之旅是“企业号”的“光波传送系统”实现的。
这一高科技传送装置也是一时间机器,能让企业号的成员到达任何地方。
这一装置是虚构的。
可为了实现时间旅行,众多的时间机器被设计出来。
而其相关理论都源自这样一个观念:
和构成空间的三个维度一样,时间也是一个可变的维度。
1905年之前,物理学家们认为,时间如同一支射向未来的箭,射出了就不会转向。
而要想让时间倒转,就需要超光速。
然而,光速是一个无法逾越的极限。
李淼指出,无论是经典力学还是量子力学,光速都是无法超越的。
然而也有特殊情况,那就是在量子力学范畴中的纠缠态。
量子物理学认为,一对相互作用的微观粒子可能有着某种特定的联系。
对其中一个粒子作用,可能同时对另外一个同时产生影响,即使两者已经相距很远。
很显然,这种同时作用超越了光速。
与此同时,科学界无数的假说在破解着超光速的难题,从而为时间机器的超光速之旅找到依据。
1937年,荷兰物理学家J.vanStockum从爱因斯坦场方程中得到一个解,指出有一根快速旋转而又无限长的柱体重力场。
这样一个场将会违反因果律,它允许出现连接两个时空的闭合类时间曲线。
1949年,奥地利数学家哥德尔(KurtGodel)发现一个爱因斯坦场方程的解,描述了一个旋转但既不膨胀也不收缩的全宇宙。
从理论上而言,它允许时间旅行。
当然,我们观测到的宇宙正在膨胀,但并没有呈现出转动。
李淼指出,尽管现在出现了一些对爱因斯坦场方程的解,但目前对于时间机器的假说中大都是关于这种闭合的类时曲线。
中子星上空出现时空扭曲现象爱因斯坦预言得以验
爱因斯坦预言的时空扭曲现象最近被科学家们在中子星附近观测到,中子星是目前人类在宇宙中可以观察到的天体中密度最大的一种。
来自美国密歇根大学和美国宇航局的天文学家声称,他们观测到了围绕中子星的铁原子气体呈现的模糊环线出现了扭曲现象,这一发现同时也显示了宇宙中的某些天体有体积上的限制。
在黑洞周围也有因为时空扭曲而出现的暗块现象,甚至地球周围也会有轻微的这种现象。
美国宇航局哥达德宇航中心的研究小组成员苏迪普·巴塔卡亚说:
“尽管这一现象本身没有什么特别惊人的,但是这一发现对解释某些物理学基本问题意义重大”。
巴塔卡亚说:
“这个问题属于基础物理学范畴,那里可能存在一些非常特别的粒子,或者处于奇特状态的物质——例如夸克等等。
在中子星的中心位置可能会存在这些在试验室里无法制造的物质,想要解开其中的秘密只有研究中子星”。
中子星的状态等同于将太阳那么大质量的物质,压
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 宇宙 奥秘 时间 空间