时间旅行之谜

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  时间就像一台推动宇宙运转的隐形机器,没有它的存在,宇宙的一切都将是静止的;时间更像一条逶迤的长河,载着我们徜徉在多彩的世间。不管我们愿不愿意,时间的洪流都将无情地将我们裹挟而去。
  从古到今,时空穿梭一直都是人们的梦想。我们希望回到过去挽留一段爱情或阻止一场悲剧;我们期待进入未来,超越有限的生命。从科学角度而言,人类对于时间魔术最迷人的猜想在于爱因斯坦的相对论。变化、永恒,还有距离,去除人为的情感,它们其实都是中性的。在物理学的角度上,永恒的一定是冷寂的。“时空无时不在,无处不在。”这是一个哲学命题,也是人们通常最普遍的认识误区之一。
  时间旅行的现实与悖论
  时间循环在物理学上还真有人认真进行研究过。上世纪80年代,俄罗斯理论物理学家伊戈尔·诺维科夫在对时间旅行的可能性认真研究后指出,人可以回到过去,但不能因此改变历史,人将被迫以一种方式行事而不让悖论发生。换个角度说,我们的世界是已经被改变过的最终结局,这被称为“诺维科夫自洽性原则”,后来成为大量时间循环作品的理论基础。如果时间河流本身光滑地向回弯曲产生一个漩涡,他认为有某种“看不见的手”会阻止我们跳回到过去和产生时间悖论。
  这种三维世界里无法理解的逻辑,在科幻电影和小说中经过种种演绎,让时间循环变成可能。除了《星际穿越》,这样的例子数不胜数。《终结者2》中,施瓦辛格扮演的T-800告诉人类反抗军首领约翰·康纳,人类最终研究出了“天网”超级计算机,是因为得到了前作中被击毁的机器人的芯片。《12只猴子》中囚徒詹姆斯·科尔被科学家送到过去,找寻散播死亡病毒的罪魁祸首,最终发现一切罪孽的形成与自己被送到过去的经历息息相关,而他孩童时代便撞见自己的死亡。
  到底什么是时间?我们能否穿越到未来以及回到过去?欧洲著名的哲学家圣奥古斯丁说过:“说起时间,每个人都晓得它代表什么意思,但究竟什么是时间?如果没有人问我,我一清二楚;如果要我说明,那我就不知道了。”
  事实上,就连时间概念本身也非一成不变的。对牛顿来说,时间像一支箭,一旦飞出去就绝对不会改变路径。如果地板上的碎片忽然自行聚合且从地板上跃起,组成一个完整的杯子跳回桌面上,你肯定能判断出这是录像在回放,因为日常生活中绝对遇不到这类情形。
  为什么我们看不到破碎了的杯子跳回桌面上?通常给出的解释是,热力学第二定律不允许出现这类事件。热力学第二定律告诉我们,无序程度或者说熵,总是随着时间而增大。换句话说,也就是我们经常提到的墨菲定律——事物总是朝坏的方向发展。桌子上一个完好的杯子是一种有序状态,而地板上打破了的杯子则是一种无序状态。时间的单向性是物理学的基本规律,宇宙中的一切事物都是从有序状态走向无序的。宇宙不断发展,是一个不断变差的过程,从最初有秩序的状态,慢慢变得没有秩序,一片混乱。
  而爱因斯坦的理论将空间和时间连接成一个不可分割的整体。在极限情况下,时间也是可以弯曲的。在相对论里,大型物体比如行星、恒心和黑洞的引力可以导致空间弯曲,空间和时间可以通过一个叫作时空的东西联系起来。这就意味着当时空被弯曲时,时间也会被弯曲。这样时间就更像一条河,当它在宇宙间漫游时逐渐加快或者减慢。但是爱因斯坦担心时间这条河也许有倒流的可能性,大概在这条河里也有漩涡和分叉。
  爱因斯坦狭义相对论的主要预言之一是时间膨胀现象,它本质上说,运动着的始终比静止的时钟走得慢。如果速度接近光速,时间几乎就会停滞不前。这种想象适合所有的时钟,包括机械钟、数字钟和生物钟等等。这就意味着宇航员登上太空飞船,并加速到接近光速后,地球上每过一年,他只会衰老一秒,因为他的时钟变慢了。如果以他自己的时间为标准,经过一年重返地球时,地球已经过了3100多万年。时间膨胀不仅存在于理论,它已经被实验观测所证实了。
  利用时间膨胀前往未来的问题是,没人知道怎么让你自己回去。回到过去是一个难得多的问题,目前还没有人能解决,很多科学家也不相信能够存在,但是物理学家已经提出了一些理论。
  时间旅行的物理学基础
  1935年,愛因斯坦和学生内森·罗森把虫洞理论引入物理世界,发现在黑洞的中心有一个“喉咙”,将时间-空间连接到另一个宇宙,这种连接两个宇宙的桥梁被称为“爱因斯坦-罗森桥”,也就是后来所称的虫洞。起初并没有“虫洞”这个术语,直到后来美国科学家约翰·惠勒把它比喻成苹果上虫子咬出的洞。通过虫洞从苹果的一边到另一边,比绕过苹果表面近多了。穿过不旋转的黑洞将是毁灭性的,但是旋转的黑洞有一个环状的奇异性,这样就有可能通过“爱因斯坦·罗森桥”穿过这个环。这样一来,爱因斯坦的理论就提供了时间旅行的可能性。
  1937年,荷兰数学家威廉·范斯托克姆发现了爱因斯坦方程的一个解,指出有一个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“闭合类时曲线”。
  何谓“闭合类时曲线”?爱因斯坦的广义相对论已表明,时空会受到类似行星等巨大运动物质的重力拖曳而改变方向。由此可见,时间的方向也会因运动物质的拖曳而改变,变得弯曲,弯曲到一定程度,便可首尾相接,形成闭合曲线。如果这样的闭合曲线存在,人们乘坐飞船沿着这种曲线进行正向时间旅行时,不仅可以访问未来,还可返回过去。
  范斯托克姆从一个无限的旋转的圆柱体开始,尽管构造一个无限的物体实际上是不可能的,计算出如果这个圆柱体以接近光速旋转,就会带动时空结构和它一起转动,很像搅拌机的叶片带动蜜糖旋转一样。
  任何勇敢地围绕圆柱体旅行的人都会被带动,得到巨大的速度。事实上,从远处的观察者看,这个人的速度好像超过了光速。尽管范斯托克姆本人那时候没有认识到,围绕圆柱体旅行一圈实际上是时间上倒退到你出发的时间之前。如果你是中午出发的,那么,你回到出发点的时间可能是昨天下午18点。圆柱体旋转得越快,在时间上就倒退得越多,唯一的限制是时间不能倒退到制造圆柱体之前。每次你围绕柱子跑一圈,时间就倒退得越多。事实上,不存在无限长的圆柱体,所以可以排除这个解。另一个角度说,如果这样的圆柱体能够被制造出来,由于它以接近光速旋转,圆柱体的离心力非常大,构成圆柱体的材料将飞散。   1949年,库尔特·哥德尔发现了一个更奇怪的爱因斯坦方程的解。哥德尔是20世纪最伟大的数学家之一,是自亚里士多德以来最重要的逻辑学家。当时哥德尔和爱因斯坦是好朋友,两人有相似的文化背景,都对哲学有强烈兴趣,可以用德语交谈。爱因斯坦上了年纪以后力不从心,不再热衷于解决老问题、提出新问题了。他喜欢告诉人们,他去办公室上班,“只是为了获得能和库尔特·哥德尔一起步行回家的荣幸”。
  哥德尔假定整个宇宙是旋转的,像范斯托克姆的圆柱体一样,你被时间-空间像蜜糖一样的黏性所带动。乘坐火箭船围绕哥德尔宇宙旅行,你将回到起点,但时间却倒退了。
  在哥德尔宇宙中,一个人原则上可以在宇宙中空间和时间任意两点间旅行。他能看到任何时期发生的每一个事件,不管是在过去多么久远的时候发生的。因为重力的影响,哥德尔认为宇宙本身有收缩的倾向。因此,旋转的离心力必须平衡这个重力。换句话说,宇宙必须旋转超过一定速度,宇宙越大收缩的倾向越大,这样算下来,我们所在的宇宙必须每700亿年转一圈,时间旅行的最小半径是160亿光年。但事实上,要想让时间倒退,你必须以略低于光速的速度旅行。
  爱因斯坦被他这个朋友的解深深地扰乱了。他承认在他建立广义相对论时,时间旅行的可能性问题曾困扰他。因为时间和空间被处理成像一块能够弯曲和扭曲的橡皮,空间-时间结构会弯曲得太大,以至于时间旅行也许可能。爱因斯坦最终排除了哥德尔的解,因为人们对宇宙的认识表明,宇宙不是旋转而是膨胀的。
  在爱因斯坦去世的时候,众所周知他的方程考虑到一些奇怪的现象,比如时间旅行和虫洞。但是没人认真思考这些问题,科学家认为这些现象在自然界是不能实现的。多数人的意见是,这些解在真实世界中没有基础:如果你想通过黑洞进入平行宇宙,你必死无疑;宇宙不旋转;你不能找出无限大的圆柱體。因此时间旅行是个纯粹的学术问题。
  于是时间旅行问题沉默下来。
  时间旅行的复苏
  到了1985年,美国天文学家卡尔·萨根写了一部名为《接触》的小说,其中涉及人类通过黑洞与外星球文明进行超时空接触,他对书中涉及的物理原理是否正确没有把握,于是就请好友基普·索恩帮忙看看。索恩是研究相对论的专家,他被小说情节所吸引,不过他认为,利用黑洞进行时间旅行是不合理的,建议萨根把黑洞改为虫洞。
  卡尔·萨根愉快地接受了索恩的建议,在地球和26光年外的织女星附近设置了两个洞口,让女主人公阿洛维博士通过虫洞在地球和织女星之间往返,大大缩短了旅行时间。从此,虫洞频频出现在科幻作品中。
  正因为萨根的请教,索恩开始正式把虫洞作为研究对象,他要解决虫洞在什么情况下能够打开,也就是说,虫洞怎样才可以作为时间旅行的工具。
  1988年,索恩把与学生莫里斯合写的论文《虫洞、时间机器和弱能量条件》投稿到《物理评论通讯》上,虽然题目里有“时间机器”,但最后还是被发表了。论文说从理论上证明有可能存在着“可以被穿行的虫洞”;打开虫洞需要有一种“具有负能量的奇异物”;同时还论证了借助这种虫洞实现回到过去的时间旅行的可能性。这种具有负能量的东西实在太奇怪了,连物理学家都把它叫作“奇异物”。实验室中目前已经制造出了极少量的奇异物。
  索恩在《黑洞与时间弯曲》一书中写道:“临近文章发表时,我又惴惴不安起来。为了消除疑虑,实际上是为了让别人相信,我们的时间机器研究没有一点儿哗众取宠的意思,我问了加州理工学院公关部的同事。在许多物理学家看来,在大众中故弄玄虚也许是疯狂的行为,而我希望物理学同行们能认真研究我们的论文。”
  论文在物理学家中激发了兴趣,苏联科学家诺维科夫着迷了。当时他正在美国访问,他打来电话说:“我太高兴了,基普!你冲破了阻碍。你能发表时间机器的研究,我也能!”接着,他立刻开始行动了。后来提出上文说的“诺维科夫自洽性原则”。
  除此之外,普林斯顿大学的理查德·高特,以及斯蒂芬·霍金都参与进来,时间旅行再也不只是幻想,它引发了物理学界对时空旅行新的关注。其中,维持虫洞持续开放的奇异物质的相关研究甚至成为该领域内一个重要课题。而在此之前,科学家们在参与时空旅行的相关讨论时,通常都用“类时闭合曲线”这样晦涩的词语来代替时间机器,让人不至于感到他们在胡说八道。
  关于虫洞存在诸多疑问,虫洞有多大?能存在多久?到哪里去找虫洞?在名为《霍金宇宙大探索》的纪录片中这样解释: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。时间也存在许多微小的裂缝、褶皱和空洞。在最小的尺度下——比分子甚至原子都小,我们来到一个称为量子泡沫的地方,这是虫洞之所在。
  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,现实生活中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。
  这又回到了一个古老的问题——芝诺悖论。古希腊数学家芝诺提出:“一个人想要从A点走到B点是永远不可能的。”他要先走完路程的1/2,再走完剩下总路程的1/2,再走完剩下的1/2……如此循环下去,永远不能到终点。
  提出黑洞概念的普林斯顿大学物理学家约翰·惠勒想找到这个最小的距离,最后发现距离小得难以置信,量级为普朗克长度10-33厘米。量子理论认为,普朗克长度是目前物理学所能描述的最小尺度。
  这么小的虫洞令人沮丧,但因为虫洞是在泡沫中自然发现的,索恩假定:一个高级文明有一天可以捕捉到一个虫洞,将它放大数万亿倍,令其足够大并且稳定,能让人甚至飞船进入。尽管非常困难,但它符合物理学定律。
  如果我们拥有足够的能量和先进技术,将来或许甚至能在太空中建造一个巨型虫洞。从理论上讲,虫洞或时光隧道不仅能把我们带到别的星球,如果两端在同一个地方,且由时间而非距离分离,在遥远的过去,飞船就能在地球附近自由出入。或许恐龙会看到飞船登陆的场景。   除了大小之外,虫洞的转瞬即逝和不稳定也是一个棘手问题。斯蒂芬· 霍金认为,如果你想走进虫洞,它就会收缩。这是对时间旅行的致命打击,即产生的量子辐射效应会变得无限大,产生一个奇异物,杀死时间旅行者并关闭虫洞。
  霍金反对时间旅行,理由是如果穿越时间的旅行像星期天的野餐那么普遍,我们应当能发现很多从未来而来的旅行者。为此,他甚至举办了一个派对来证明这一点。
  2009年6月28日,霍金举办了一次“时间旅行者聚会”,他在宴会举办前没有向任何人发出邀请。宴会结束后,他才发出请帖,邀请有“穿越”能力的人士赴宴。请帖上写着:“诚挚邀请你参加时间旅行者的宴会。宴会由斯蒂芬·霍金教授举办。”请帖上不但写明宴会的举办地点为英国剑桥大学冈维尔与凯斯学院,还贴心地标明了经纬度。霍金认为,如果有“来自未来”的人能看到这份请帖并能“穿越”回过去,那么他在那次宴会上就会见到货真价实的“时间旅行者”。
  但之后霍金在接受采访时说:“我等了很长时间,没人出席聚会。”霍金还公开了在这次聚会上录制的视频。视频中,他一个人坐在房间里,旁边摆着烤面包和香槟酒,殷切希望门被打开或神秘“未来人”突然出现,但最终却没有任何人现身。霍金称,通过这次实验,已经能够证明时空旅行根本不可能发生。
  打开和维持虫洞需要的奇异物实在太奇怪了,所以被物理学家称为奇异物。奇异物内部有负压强,如果尝试用这种物质吹气球,气球反而会变小。和这种负压强相关联的能量会产生一种负的,或者说排斥的引力,正是这种力维持着虫洞隧道口的开放。奇异物并不能从日常环境中找到,但是科学家已经从卡西米尔效应中观测到了微量奇异物。所谓“卡西米尔效应”就是在真空中两片平行的平坦金属板之间存在吸引压力,这一效应会在真空中相距仅几十亿分之一的两片金属板之间产生一种将它们拉向一起的力,这种力就来源于两片金属板之间产生的奇异物质的负压力。
  卡西米尔效应之所以能发生,是因为真空世界实际上并不是什么都没有。有一些叫作虚粒子的东西在不停地冒泡,这是一种亚原子粒子,行为符合量子理论中的不确定原理,时而出现时而消失,只能存在很短时间。量子力学另外一个叫作波粒二象性的观点认为,这些粒子也可能是波。在金属板之间,这些波有点像振动着的吉他弦,只有当弦的长度是半波长的整数倍时,振动才会发生。
  在卡西米尔效应中,因为两块平行板靠得很近,所以这些虚拟粒子不容易在两块板之间出现,在两块板外围的虚拟粒子比两块板之间的虚拟粒子要多,这就产生从外向内的作用力,将两块平行板轻推在一起。卡西米尔效应以荷兰科学家亨德里克·卡西米尔的名字命名,他于1948年首次预言了这种现象。1996年史蒂文·拉莫尔奥克斯在美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室精确测量了这个效应,他测量出的吸引力很小,大約等于蚂蚁重量的三万分之一,而且板间距越小,吸引力越大。
  以上的理论也存在一个问题:维持虫洞所需的负能量不仅数量巨大,并与其半径有着正比关系。据估算,为了维持一个半径为1公里的虫洞所需要的负能量物质的数量,相当于整个太阳系的质量。
  为此,美籍日裔物理学家加来道雄在《平行宇宙》一书中写道:“尽管索恩的解决方案在它公布时使人非常感动,但是实际制造它,即便是高级文明也非常困难。因为这种类型的虫洞依靠大量负能量使得虫洞的嘴保持张开,所以首先必须得到大量非常稀少的负能量。因为通过卡西米尔效应创造的负能量非常微弱,所以虫洞的尺寸不得不比一个原子的尺寸小很多,这就使得穿过虫洞的旅行不现实。”
  时间悖论
  最著名的理论莫过于“外祖母悖论”,你回到过去,在你母亲出生前将你的外祖母杀死,那么你就不可能出生了。因此你绝不可能在时间上回到过去杀死你的外祖母。根据逻辑一致性的思想,这件事情是不可能发生的。
  除此之外,这样的悖论还有几种。比如,信息悖论:在这种悖论中,信息来自将来,这意味着信息可能没有起源。假设毕加索穿梭时空,把他的画作给了年轻的自己,那么这派艺术究竟是谁创立的?
  再比如性别悖论。在这种类型的悖论中,你生了你自己,在生理上这是不可能的。英国哲学家乔纳森·哈里写的故事中,故事的主人公不仅他父亲是他自己,而且吃了他的人也是他自己。在罗伯特·海因莱因的经典故事《你们这些还魂尸》中,主人公同时也是他的父亲、母亲、女儿和儿子,即家庭中其他三个成员是他自己。解开性别悖论是相当棘手的,既要求有时间旅行的知识,也不能违背基因法则。
  剧作家在制作好莱坞大片时随意违背物理学定律,但是在物理学界,则非常严肃地对待这些悖论。物理学家提出了至少三种自然可能会用来阻止时光旅行悖论的方法:第一种方法很简单,自然不允许人类回到过去,即时间旅行不可行。第二种,前述俄罗斯物理学家诺维科夫相信我们将被迫以一种方式行事而不让悖论发生。霍金的想法和其类似,他提出一种叫作时序保护猜想的假说,用来排除时间旅行的可能性。在这种假说中,要么制造的时间机器会被摧毁,要么试图使用时间机器的人或物会被摧毁。
  但是诺维科夫的方法提出了自由意志问题。如果我们在时间上回到过去,见到我们生前的父母,我们可能会想我们应该有我们行动的自由。诺维科夫认为有一条未发现的物理定律阻止任何会改变将来的行动,例如杀死父母,使你不能出生。他指出:“我们不能将时间旅行者送回伊甸园要夏娃不从树上摘苹果。”
  阻止我们改变过去和产生悖论的这种神秘的力量是什么呢?他写道:“这种对我们自由行动意愿的限制是不平常的和神秘的,但不是完全没有道理的。例如,我们可能想要在没有任何设备的帮助下在天花板上行走,但是引力定律不允许我们这样做。如果这样做的话就会掉下来,因此我们的自由意志受到限制。”
  可是没有生命的物质被投向过去也会发生时间悖论。假定在公元前330年,在亚历山大大帝和古波斯帝国国王大流士三世就要爆发历史性战役之前,你把机关枪带到那个时候,告诉他们怎样使用,我们就有可能改变随后的整个欧洲历史。   事实上,即使是对过去最微小的干扰也可能引起意想不到的悖论。例如,混沌理论利用蝴蝶效应这个隐喻,在地球气候形成的危急关头,即便一只蝴蝶扇动翅膀也能产生波动,使力的平衡破坏和引发强大的暴风雨。即便是最小的没有生命的物体送回到过去也会不可避免地以一种意想不到的方式改变过去,引起时间悖论。
  第三种解决时间悖论的方法是有多重宇宙的存在,在回到过去后,你进入的是一个不同的平行宇宙,所以你不会对你本来的宇宙产生任何影响。事实上,所有可能的事都会发生,但是事情都是在平行宇宙中发生的。
  英国物理学家戴维·多伊奇用量子物量学定律来解答矛盾。在亚原子世界里,量子的不确定性占主导地位:一个电子撞击一个质子既可能转向左边也可能转向右边,其间并无规律可循。在一些物理学家看来,这种不确定性造成了宇宙的多重性,每次一个电子转向右边的时候就和一个转向左边的电子形成一个新的宇宙。矛盾可以用同样的方式来解决:如果时间旅行者干预了历史,宇宙就会分成两个或更多的分支,那个被杀死的母亲就会到另一个平行的宇宙里,而不会进入到弑母者归属的那个宇宙中。
  根据量子力学的解释,所有可能的世界都与我们共存,认识到这一点让我们头晕目眩。尽管为了到达其他世界也许需要冲动,但是这些量子世界就存在于我们所住的这个房间里。无论我们走到哪里,它们都和我们在一起。这样的多维空间的存在,其实我们的古人早就描述过了。
  诺贝尔奖得主史蒂文·温伯格把多元宇宙理论比作无线电,围绕我们周围有几百个不同的遥远广播电台播出的无线电波。在任何给定的时刻,你的办公室、小汽车或者卧室里充满了这些无线电波。然而,打开收音机,你每次只能听一个频道,每个广播电台有不同的能量和不同的频率,结果只能将收音机一次调到一个台。
  《平行宇宙》一书中写道:“同样,在我们的宇宙中,我们已经调到与我们宇宙的物理现实相应的频率。尽管有很多其他的宇宙,但是我们不能调到它们对应的频率。尽管这些宇宙看起来都很像,每一个世界有不同的能量。因为每个世界由百万亿亿个原子构成,这意味着能量的差别会很大,因为这些波动的频率与它们的能量成正比,这意味着每个世界的波以不同的频率振动,不再能相互作用。不管是什么意图和目的,各种各样的这些世界的波不发生相互作用和相互影响。”
  关于时间旅行的理论艰深而又有趣,不管可能性多么小,每个人心中依然存在“穿越”的梦想。有一种可能,我们只需要耐心等待技术的发展追上科学理论,这种情况已经不是第一次遇到了。500年前,莱昂纳多·达·芬奇设计了一架滑翔机,它并没有被建成,但如今对该模型重建证实,如果当时达·芬奇能够获得当代航空工程师所使用的高级材料和建造技术,他的滑翔机就可以在天空翱翔。或许,时间旅行也一样。
  时间旅行的现实与悖论
  时光倒流!这样的奇闻真的会发生吗?
  在一些諸如《千古奇谜》《未解之谜大全》之类的所谓畅销书中,我们不时会看到以下耸人听闻的内容。
  1971年8月的一天,前苏联飞行员亚历山大·斯诺夫驾驶米格21型飞机在做例行飞行时,无意中“闯入”了古埃及。于是,他看到了金字塔建造的壮观场面:在一望无际的荒漠中,一座金字塔巍然矗立,另一座金字塔则刚刚开始动工。
  物理学家马西教授则向世人展示了来自北约的绝密报告:1982年,一位北约飞行员在一次从北欧起飞的飞行训练中,他的视野里竟然出现了数百只恐龙!飞机竟然来到了史前的非洲大陆。
  1986年,一位美国飞行员驾驶SR71型高速侦察机飞越佛罗里达州中心城区时,突破“时空屏障”,来到了中世纪的欧洲上空,他不无惊骇地看到了欧洲历史上著名的瘟疫——“黑死病”所造成的令人毛骨悚然的恐怖情景,成堆的尸体倒毙街头,令人触目惊心。
  1994年初,一架意大利客机在非洲海岸上空飞行时,突然从地面控制室的雷达屏幕上消失了。正当地面工作人员深感焦急之际,客机又在原来的空域出现了,雷达又追踪到它的讯号。最后,这架客机安全降落在意大利境内的机场。可是客机上的机组人员和315名乘客,对他们曾经“失踪”这事却是一无所知。机长巴达里疑惑地说:“我们的飞机一切正常。”然而事实却不容争辩:到达机场时每个乘客的手表都慢了20分钟!无独有偶,1970年,一架波音727喷气客机在飞往美国迈阿密国际机场的旅途中,也无故“失踪”了10分钟。10分钟以后,客机也在原来的地方出现,接着安全飞抵目的地。客机上所有的人也都不知道发生了什么事,而最终使他们相信的理由,也是因为所有人的手表都慢了10分钟。
  对这些十分奇怪的现象,有关专家认为唯一的解释是:在事件发生的一刹那,这些飞机进入了“时光隧道”。什么是“时光隧道”?用通俗的语言解释就是:时间为我们架起了一座金桥,它既可以使我们回到数千年前的过去,又可以让我们进入几百年甚至几千年以后的将来。那么时光真的可以倒流吗?有的科学家认为,从理论上来说,时光倒流、回到从前并非绝对不可能。根据爱因斯坦的相对论,物体运行速度超过光速时,便可能回溯到过去的时间。
  我们知道,地球和其他星球的距离,一般用光年来计算。例如,天狼星距地球有8.7光年。按一般理解,人们即使乘坐光速飞船,往返一次也要17年以上。但事实上并不是这样。当飞船的速度越快时,时间流逝就越慢。当飞船速度达到光速的99.99999999%时,坐在飞船上的你,无论心跳、呼吸、消化和思维,都比平常慢7万倍。所以对于你本人来说,到天狼星观光一次只不过用了两个多小时而已。可是地球上的亲友,就必须在17年后才能看到你从天而降。
  根据同样的道理,当飞船的速度达到光速时,时间就会完全停止!那么,当飞船的速度超过光速后会发生什么情况呢?试想有一艘超光速飞船,到数千万光年远的星球上去。又假如飞船上有一只特制的望远镜,能清楚地看到地球。那么当飞船以超光速飞行时,便会掠过地球在20世纪发出的光像,就像赛车超车一样,追上19世纪的光像,这样飞船上的你就看到了19世纪地球上所发生的事情。再往前飞行,你不仅可以看到三国时刘关张桃园三结义的情景,而且可以追上7000万年前古老地球发出的光像,回到恐龙称霸地球的侏罗纪……   然而,这仅仅是纯理论的论证,以目前人类的科学技术能力尚无操作的条件。而且上述事件中的飞机速度虽然比较快,但比光速还是要慢得多。那么,它们又是怎样进入“时光隧道”的呢?这是一个谜。
  凭空消失之谜
  事前没有征兆,事后不留踪迹,一些人就这样莫明其妙地失踪了,这就是凭空消失。这样的事在历史上时有发生,直至今日,人们依然无法对这些事件予以合理的解释,它们在人们心灵上投下的阴影也同样无法抹去。
  神秘的“鬼船”事件
  1872年,一艘名为“玛丽·谢列斯塔号”的海船被发现遗弃在大西洋上,令人惊诧的是船只沒有损伤,船上财物也没有丢失,且所携带的饮用水十分充足,人们甚至在船上发现了1701桶酒和足够维持6个月的食物,但船员却全部消失了。
  2007年4月15日,3名男子乘一艘9.8米长的双体船“卡兹二号”出海,打算沿澳大利亚海岸旅行。3天之后,即4月18日,这艘船出现在离澳大利亚北海岸88海里的海面上,帆张开着,引擎开动着。人们发现舱内的桌子上有一台笔记本电脑,还开着;无线电没有异常,船上应急设备运转良好;救生衣整齐地挂在钩子上,桌上的餐具和食品已经摆好,好像正在等待人们用餐。然而船上没有人,三个男人都神秘地失踪了。
  类似令人匪夷所思的事情还有不少,例如一艘名为“亚马逊号”的失踪船是远洋捕鱼船,也是2003年被发现漂浮于南大西洋上。船上厨房里放着一大块咸肉,水龙头竟然也开着。船员休息舱里有10多个床位,有些收拾得很整齐,有些被褥敞开着,似乎刚有人睡过。从船上的航海日志看,这艘船早在1976年就离开巴西前往南大西洋从事捕捞了,然而船上没有人。
  人们不知道船上的人到哪里去了,也无法解释这些船究竟经历过怎样的事情,只好将它们统称为“鬼船”或者“幽灵船”。
  闻之色变的百慕大
  海洋上最诡异的地方要数百慕大了,这块地区位于北大西洋的马尾藻海,是个三角区海域。在这块地区,有超过5000人神秘失踪,而且很多事件无法解释,所以便有了“百慕大魔鬼三角区”的说法。
  发生在百慕大的最为人所熟知的失踪事件是1945年12月5日美国第19飞行中队的突然失踪。第19飞行中队由5架“复仇者”鱼雷轰炸机和14名飞行员组成,整个中队在一次训练出航后便全部不知去向。当晚7点27分,两架“水手”海上飞机前去救援,起飞23分钟后,其中的一架发生爆炸,机上13名乘员也全部遇难了。
  统计表明,发生在“百慕大魔鬼三角区”的船只和飞机失踪事件已达数百起,仅1880年至1976年间就有158次失踪事件在这里发生,其中大多数发生于1949年以后的30年间。最不可思议的是,这些事故总是发生得非常突然,事发前没有求救信号,事发后也难以寻觅踪迹。
  如何解释这些不幸事件?为什么恰恰在这个区域容易出事呢?对于这样的疑问,人们至今也没有统一的答案。现在有一种观点认为,船只的失踪很有可能与这一带时常发生的“突浪”有关。“突浪”据说是在海底力量的影响下形成的一种巨浪,它在大洋中突然出现,破坏力极大,船只遇到它甚至来不及做出反应就被击沉,而船只的残骸之所以难以寻觅则往往是由于遇到了强劲的大西洋暖流的缘故,这股暖流能将残骸带到别的地方。至于飞机失踪,据说是因为海底磁极影响了罗盘,导致飞行方向难辨。这两种解释虽然能对一部分事件做出解释,但不能解释全部。百慕大的神秘面纱至今依然没有被揭开。
  恐怖的集体失踪
  可以说这世上再也没有什么事比大规模的集体失踪事件更令人不解和恐怖了,而历史上这样的事也时有发生。现在最让人们感到不可思议的一次集体失踪事件发生在1975年的莫斯科。这年4月1日晚上,一列地铁从白俄罗斯站驶向红色布莱斯诺站,全程只需14分钟,然而红色布莱斯诺站却始终等不到这趟列车进站。地铁人员最后不得不中断地铁运行,对整个地铁系统实施全面搜索。最后人们竟在一段防水闸门的后面找到了一列空车厢,尽管物品都在,但乘客却全部消失了。列车怎样来到了那里?那些乘客都到哪里去了?这些问题始终没有答案。直到今天,人们仍然找不到有关此事的任何线索。
  但这样蹊跷的事还并非只此一例。1915年,英国的一个军团在与土耳其军作战的时候登上一座山岗,据说当时山上突然被一团蓝雾所笼罩,山下看不清楚山上的情况。待蓝雾消散后,山下军队的军官用望远镜一看,山上一个人也没有了,整个英国军团消失得无影无踪。这件事发生后,英国人认为是土耳其人把全体官兵抓走了,而土耳其军则大呼冤枉,他们解释说,当时他们正在作战,不可能把人全部带走。于是这件事便成了一桩人类历史上著名的悬案。
  1999年7月2日,在中美洲的哥伦比亚,大约一百多名圣教徒到阿尔里斯山的山顶去朝拜,因为他们相信那年8月2日是世界末日,结果这一百多人朝拜后便集体失踪了,这件事也是至今都无法解释的神秘失踪事件。
  “失而复得”的怪事
  假若无端消失令人感觉蹊跷,那么失而复得则更加令人百思不得其解。1985年,一架失踪了差不多半个世纪的双引擎客机在新几内亚的一片森林沼泽中被发现,它看起来依然很新,机身标志清晰可辨,但这架飞机是48年前失踪的。调查人员发现飞机的蓄电池仍然有电,飞机的油箱也几乎全是满的,它看起来好像仍然可以飞行。
  类似事件在上世纪60年代也出现过。“格得号”是一架美国利贝雷达型轰炸机,1946年4月4日,这架飞机失踪,事后多方搜寻,皆无结果。不料1962年的某一天这架飞机重新被人发现,尽管它已失踪了17年,但飞机上的无线电设备依然完好无损。根据对仪器装备的分析,它仿佛刚降落地面不久。
  1984年,在一个晴朗的日子里,墨西哥北部的沙滩上突然出现了5架美国军用飞机,它们机身铮亮,油箱里储藏了汽油,但机舱里却空空如也,不见人迹。应邀前来鉴定的美国专家认为,它们就是1945年在百慕大海域上空失踪的第19飞行中队的5架战机,不过后来又有人提出飞机番号有出入,因而也无法确定这种说法。但即使如此,仅这些失踪飞机重见天日就足以令人十分费解了。   有人用时空扭曲和虫洞理论来解释这些事,他们认为,也许很多失踪案与虫洞和时空扭曲现象密切相关,但人类在这方面的知识十分欠缺,所以也只能推测,无法确定。
  天河之舟
  速度战胜距离
  载人飞船可以独立进行航天活动,也可作为往返于地面和空间站之间的“渡船”,还能与空间站或其他航天器对接后进行联合飞行。但要想更快更远更安全,现在的燃料运载火箭已力所不及,宇宙飞船、空天飞机的动力和速度已注定只能在地球周围转悠,星际航行肯定不能胜任。为了实现更快更高更安全的目标,科学家设想了许多种未来的宇宙飞船。
  科学家们作出种种未来的宇宙飞船的设想,如原子能飞船、量子飞船、光子飞船、太阳帆飞船、离子体飞船等。新型动力飞船将以第三宇宙速度,甚至更快的速度进行宇宙航行。
  点燃核子的“导火线”
  早在50年前,前苏联、美国已研制了核动力发动机。核子平时很稳定,只有点燃了它的“导火线”,核子才会发生连锁反应,产生巨大的能量。运载火箭在换装核动力发动机后,一次发射就能将几十吨物资送上月球表面。核动力飞船能够执行更远距离的太空飞行,例如对火星等太阳系中的其他行星进行抵近探测、登陆。
  核动力发动机的缺点很明显,会产生大量具有放射性的废料。为了预防核动力火箭在发射时可能发生爆炸造成的核污染问题,科学家们为核发动机包裹上一层由钨制成的外壳,非常坚固,而且耐高温,完全可以抵御爆炸引发的冲击波。普通飞船使用核动力发动机也可提增3倍速度。
  为激光指引方向
  自从方向性极强的激光问世以后,科学家们又预言:激光可以作为未来宇宙飞船动力。激光这样强大的辐射光束也完全可能给宇宙飞船加速。从物理学的观点来看,各种发动机就是利用反作用力,激光发动机的反作用力能产生巨大无比的推动力。
  科学家在研究以激光为动力的航天飞机上已经取得卓有成效的成果。激光飞船能依靠自己的动力垂直起飞;返回大气层时又像飞机一样,滑翔到地面作水平着陆。激光飞船不需要火箭发射,也不使用火箭燃料,费用低廉,发射费用仅为航天飞机的百分之一,而且十分安全。
  给阳光插上翅膀
  如果太阳光能给宇宙空间里自由飘荡的物体加速的话,那多好啊!英国科学家正在研制一种使用电磁原理的技术取代传统的火箭发动机。这种超导电磁体的发动机动力极大,完全可以使超导体飞船保持成形编队状态,而不需要燃料供给。
  超导发动机的动力完全由宇宙飞船的太阳能帆板吸收太阳能转换成的电能提供。超导发动机可以极少的电能爆发极大的推力。
  超导体飞船在恒星际旅行中更显得轻松自如。当超导体飞船在太阳系内飞行时,接收太阳光;当超导体飞船飞出太阳系,进入另一个恒星系后,就开始接受另一个恒星的光芒。科学家兴奋地说:有阳光的地方就有超导体飞船。
  反物质的哲学家
  科幻故事中大多数飞船都是用反物质作为燃料。反物质燃料是目前已知的最有效的燃料。
  反物质飞船力量强大,速度飞快,它利用物质的反质子瞬间爆发能量,推动飞船前进。虽然反物质看上去与普通物质没什么区别,但反物质的一些特性是颠倒的。
  美国的科研人员设想的“ICAN-II”反物质动力飞船有一个直径8米的碳化硅外壳。此外,它还需配置1.2米的氢化锂防护罩,以免受高能中子辐射;还要建造一个2.2米的屏蔽燃料环,用以保护乘员舱。“ICAN-II”反物质飞船有625吨的总质量,可搭载 82吨的有效载荷。登陆火星的着陆器和探索车,都可以装载在内。
  反物质燃料飞船的动力将是最高的,推力也是最高的。原子弹的核反应能量转化,只有百分之三,而反物质却能达到百分之五十,甚至全部转化为能量。物理学家形象地比喻道:一片药片那么大的反物质的能量,可供一艘飞船飞行几百光年。
  反物质发动机的飞船自身携带反物质燃料。它如同一个哲学家,深入质子的内部,辨别分清每一个可以利用质子中的反质子。反物质飞船能以第三宇宙速度航行。若要实现人类载人火星探索的伟大梦想,飞船需要几吨化学燃料;若使用反物质,仅需几十毫克,比一块方糖还轻。
  反物质飞船前景光明,但缺点也很大。它在产生巨大能量的同时,也会产生危害性极高的高能伽马射线等。大量高能伽马射线能穿透物质,分解人体细胞的分子,对人体有害。另外,高能伽马射线会让发动机本身也具有放射性,损害发动机和飞船。人类要真正乘坐反物质飞船进行星际航行,还要走过一段艰难的探索试验的路程。
  等离子特快行动
  2009年10月5日,美国阿斯特拉火箭公司宣布:“VX-200”等离子火箭发动机在试车中取得了200千瓦电力。它将成为火星飞船等星际飞船的新动力。等离子火箭发动机几乎可以在太阳系的任何地方加油。“VX-200”发动机是目前世界上最强大的等离子火箭发动机。第一台新式等离子发动机,预定于2013年发射,送到国际空间站使用,5牛顿的推力就足以保持空间站的轨道高度。目前国际空间站使用常规的推进器,要消耗约7.5吨燃料。如果使用“VX-200”发动机,仅需0.3吨燃料。美国宇航局每年因此可以节省数百万美元。
  等离子发动机,又称为离子推进器。它采用无线电波过热技术,把气体电离成离子氢气、氩气和氖气。磁场迫使、引导等离子体朝正确的磁场方向前进,产生反方向的推力,从而创造巨大持久的推力。由于速度快,消耗低,它比传统发动机优越得多。等离子没有物理接触电极,大大延长发动机的使用寿命,可获得更高的功率密度。
  “VX-200”等离子发动机分为三部分:第一部分是等离子体发生器,相当于蒸汽机。螺旋形的等离子体射频天线把喷出的气体电离,生成等离子体。第二部分是射频助推器,相当于一台放大器。电磁波发射巨大的能量,把等离子体加热到几百万度。第三部分是等离子加速器,相当于一只喷口。磁性喷嘴可将等离子体的能量转化为喷气口的速度,从而产生反向的推力。在太空中,0.45千克的推力可以推动2吨重的飞船。
  等离子火箭发动机的动力可以将飞船送往火星或更远的星球。“VX-200”发动机能产生10~20兆瓦的动力,推动飞船前进。人类向火星的飞行,传统的火箭需要6个月或以上,等離子体飞船只需要短短的39天。
  太阳光吹动船帆
  早在400多年前,德国著名天文学家开普勒就设想利用太阳光进行宇宙航行。俄罗斯航天理论家齐奥尔科夫斯基等也认为人们可以利用太阳光的光压推动飞船前进,而且取之不完用之不竭,无燃料成本。太阳帆飞船是英国数学物理学家麦克斯韦提出的。太阳帆不需要燃料,也没有发动机,仅以太阳光的压力为动力。太阳光就好像“宇宙风”一样,推动着宇宙飞船的“船帆”,使飞船扬帆前进。
  太阳帆航天器的一个特点是:太阳光的压力很小,所以太阳能接收面必须很大。太阳帆航天器另一个特点是:越飞越快。如果第一天时速只有160千米,100天后的时速将达到16000千米,如果它持续飞行3年,速度会被提升到每小时16万千米。
  根据理论计算,大型太阳帆的航天器最终可以以每小时24万千米的速度前进。这个速度要比当今以火箭推进的最快航天器还要快4~6倍,比第二宇宙速度快6倍,比第三宇宙速度快4倍。这是人类不敢想象的速度。一些科学家称:太阳帆是人类星际旅行的唯一方式。
  日本、俄罗斯和美国已经进行了很多年的研究,取得了很好的成就,描绘出太阳帆的美丽蓝图。2004年,日本首次成功发射太阳帆。也许再过10年,各种太阳帆航天器将飞向太空和其他星系。
  未来的太空飞行器将有很大不同。宇宙飞船专家和工程师根据宇航原理设计了很多新型的、漂亮的、富有想象力的宇宙飞船。
  宇宙在时间上是无限的,在空间上也是无限的,人类的想象力和创造力更是无限的。太空期待着人类的智慧、科技和想象,照亮宇宙航行的道路。
  星际间的距离让人绝望,以我们现在的飞船速度,到最邻近的恒星也要耗时12万年。有没有快速穿梭时空的捷径呢?
  载人航天系统技术是当今规模最大、技术最复杂的技术,从1961年4月人类发射了第一艘载人飞船迄今,已有近40年的历史。尽管它投资巨大、周期较长,但却吸引了各国的注意力,获得了飞速的发展,大凡国力较强的国家都在摩拳擦掌跃跃欲试。
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