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如何建一台时光机?

中科院物理所2019-12-21 08:39:05
公告通知

欢迎乘坐物理号时光机,本车次是特别增开的高考临时专列,站点是考试各科目开始前,运行过程中会出现眩晕请减弱呼吸,再次提醒各位乘客注意时光机广播按序下车,下车后请务必遵守宇宙时空法则和银河系特别条例,其他奇点请联系本次专列的时空秩序员凝聚态。

没有乘坐时光机权限的地球村民,分享获得越多赞有可能出现时空异常效果,此时地球村时空站会联系您授权时空逆转权限。瞬间即永恒!



理论上来说,时间旅行是有可能实现的,虽然实现这一切还需要漫长的时间。

我们时常幻想着自己能够穿越时空,回到过去的某一刻,改变曾经的错误决定,或者重温原来的美好。如果你能够重回天真的童年时代,能够重温获得奥斯卡奖的精彩夜晚,又或者你能穿梭到遥远的未来,看看世界变成了什么样,这是不是非常棒的体验呢?

一提起神秘的时间旅行,我们总是充满了兴奋与好奇。但你可能会想,这一切并不科学。或许你还会觉得这与你学过的数学知识毫无关联。如果你这样认为,那你可就大错特错了。

目前科学界最重大的新闻就是发现了引力波。物理学家相信,在不久的将来,引力波实验将会有助于人们解开宇宙的奥秘。为何科学家们对此深信不疑?原因之一在于该实验的背后有着坚实的基础——过去的多项科学研究已经有了显著的成果,我们已经可以实现自然的四种根本力成一体的时刻,我们向万有理论的证实又前进了一步。

走进万有理论



艾萨克•牛顿(Isaac Newton)指出,由于引力作用,我们的身体会相互吸引。

自牛顿时代起,我们就知道质量与重力是密不可分的。当牛顿在伍尔斯索普(Woolsthorpe)的一棵苹果树下喝下午茶时,突然一个苹果落在了他的头上,于是他首次提出了自然根本力,也就是万有引力这个著名的猜想。

这件事令牛顿想到,同样的力既能让苹果落到地上,也能让月球在其轨道上绕着地球运转。于是在进一步的研究中,他发现所有的物体,包括我们的身体在内,都会由于引力作用而相互吸引。那个时候的通俗小报上曾这样报道:“依据牛顿提出的万有引力,我们的身体都被迫相互吸引,而这种引力的法则便是爱情。”

线索:爱因斯坦(Einstein)





20世纪初,爱因斯坦对此作了更加深入的研究。在广义相对论中,他指出质量和引力都与时间相关,但这需要一个统一的理论来解释所有的相互作用。

爱因斯坦生于1879年。1905年时,他曾发表过一篇论文,这篇文章改变了我们看待世界的方式,尤其是彻底地改变了我们看待光的方式。在此之前,没有人仔细考虑过光的速度,人们只把它当作通用常量,实验物理学家试图以更高的精度来计算它。几乎没有人关注过光在声音和水中的传播速度是怎样的。


爱因斯坦的理论表明,如果你想让时间慢下来,甚至可以进行时间旅行,你就必须以极快的速度移动!

用上你在学校里学的数学知识,如勾股定理,以及爱因斯坦的时间膨胀公式,你就会发现,速度越快,时间越慢。

爱因斯坦的理论表明,如果你想让时间慢下来,甚至可以进行时间旅行,你就必须以极快的速度移动!比如可以想象一下,在2000年时你被指派了一项任务,需要去往2032年,但你必须以95%的光速进行时间旅行(每秒约285000公里)。令人惊讶的是,在你回来的时候,你的手表上会告诉你现在是2010年,尽管地球上已经是2032年了,因而你会比其他人年轻22岁。这就是时间膨胀理论,速度越快,越是接近于光速,时间就会变得越慢。

让我们出发吧



现在问题来了——每秒285000公里的速度是非常非常快的。地球上最快的跑车一秒也跑不了每秒1公里,即便是宇宙飞船在逃离大气层时,其速度也仅仅只有每秒10公里。即便我们能够达到这样的速度,我们的身体是否能承受这样的重压还存在疑问。因此,时间旅行穿越到未来虽然可能实现,但目前来说相当困难。那如果是穿越回过去呢?

我不知道你是怎么想的,但我在阅读有关时间旅行的文章时,感觉自己受到了欺骗。人们告诉了我关于时间旅行的一切理论事实,却从来没人告诉我究竟该怎样建一台时光机。为了不再让你受骗,我会在下文中告诉你该如何设计一台这样的机器,这一切都归功于弗兰克•提普勒(Frank Tipler)教授。1974年,提普勒教授在一篇论文里提到了时光机的设计方法,这台机器将能帮助你回到过去。

首先,你需要花一大笔钱去买一个大型圆柱汽缸。我所说的大型,究竟是多大?也许是100公里长。另外,这个汽缸的质量至少和太阳一样,但在结构上会更加紧密。之后,你要做的就是让它旋转,让它转得越来越快,直到速度快得足以扰乱整个空间和时间结构。如此,你便能从该结构中探测到引力波。

我必须给你一条安全警示,因为接近如此紧密的结构会引来大问题。地球的质量会牵引我们始终贴近地面,但同时离这个巨大的时光机过近会将你置于极危险的处境中——它会牵引你靠近它,然后把你整个人都压扁。

即便你能成功解决挤压的问题,当你不断接近这个旋转的汽缸,并随着它一起旋转时,奇怪的事情就会发生。通常情况下,这个汽缸会载着你按照时间方向向前移动,但是由于你是绕着汽缸做旋转运动的,因而你的路径也会发生改变,你会随着汽缸一同穿梭回过去。这台机器能改变时间的方向,使之流向过去,因此你随着它旋转的时间的越长,你就能回到越是久远的过去。如果你想让一切恢复正常,你要做的就是远离这个汽缸,重返地球,回到当下——不过事实上你回到的是过去的某一刻。

不过你得当心在回到过去后做的那些事。如果你像马蒂•麦克弗莱(Marty McFly)在《回到未来》(Back To The Future)里那样,将大把的时间虚度在过去,可能会有许多有趣的事情发生——说不定你会搞砸父母的初次约会,甚至有可能把你出生的机会也给毁了。


来源:中国日报网



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