当时空穿越遭遇光速极限的瓶颈,看“逆熵”如何让时光倒流
我们生活在一个科技大爆发的时代,小到运用量子理论制造而成的手机芯片,大到利用天体力学完成的登月探火。自从牛顿的《原理》诞生以来,这二、三百年科技的飞速发展,似乎让人类变得无所不能。但是科技在帮助人类完成自古就有的一个梦想上,显得有些力不从心。相比于小心翼翼的学术研究,影视作品在这方面就显得成果丰硕。这个梦想便是——穿越时间。
继牛顿之后,另一位科学巨匠爱因斯坦的横空出世,使人类的科学水平再次迈上了一个大台阶。相对论是足以比肩《原理》的科学巨著。人们通过相对论的预言,找到了穿越时间的蛛丝马迹。相对论告诉我们,物体的速度越快,时间的流逝就会越慢。当物体无限接近光速,它的时间就无限趋于静止。这就是时间膨胀效应。
早在上世纪70年代,物理学家乔·哈菲尔就做过著名的钟表航行实验。把两只世界上最精准的铯原子钟分别放在喷气飞机上和地面上。当飞机绕地球一周后,两只铯原子钟作对比,放在飞机上的铯原子钟果然慢了59纳秒,这也意味着它穿越了59纳秒。
我们打开想象之门,若是飞机能飞得再快一些、更快一些,很接近光速。我们把铯原子钟变成实验者的话。实验者在飞机上度过十年,当他返回地球后,地球上的时间已经过了一个世纪。没错,实验者穿越了近百年,来到了未来。
极快的速度让我们实现了穿越的梦想,带我们来到了未来。按照相对论所示,如果物体的速度越快,时间的流逝就会越慢。当物体无限接近光速,它的时间就无限趋于静止。那当速度超过光速岂不是我们就可以时光倒流,回到过去?可惜答案是否定的。宇宙中不可能有物质的速度超过光速。一个物体运动得越快,它的质量就越大,当达到光速时就拥有无限大的质量。对于我们来说,这是不可能实现的。光子之所以能够以光速运动,因为光子没有静止质量。
当我们在为基于科学的时光倒流方法绞尽脑汁时,虫洞的出现让人们看到了希望。
“虫洞”是爱因斯坦的引力方程中一个特殊的解。它是连接着遥远区域间的时空细管,这里的时空即指时间和空间的统一,我们可以通过它回到过去。诚然,利用虫洞穿越回到过去只能算是根据现有理论合理的想象。时光倒流的难度远远大于去到未来的难度。
行文至此,一直在谈穿越时间。但是“时间”究竟是什么?它的本质又为何?
这个乍一看小儿科似的问题,却细思极恐,以至于连许多著名的科学家、哲学家都难以准确定义。唯一和时间类似的物理量就是熵(shang)。
这个概念最早由德国物理学家鲁道夫·克劳修斯于1865年提出,用来表达能量或物质有序或失序的状态,一个系统越混乱熵值就越高。举个例子,我们新买来一副扑克牌,它的排列很整齐。此时整副扑克牌这个系统的熵值就极低,我们立即洗牌、切牌,扑克牌的顺序被打乱,渐渐地,这副扑克牌越来越混乱,它的熵值就越来越高。
科学家发现孤立系统的熵增是不可逆的,永远指向越来越混乱。这和时间非常相似,时间也是单向的,指向未来且不可逆。随着时间的增加,整个世界只会从混乱走向更混乱。接下来,就得开开脑洞了,或许我们可以通过熵来实现回到过去。
“熵减”,时间旅行不再是通过精密的科学仪器直接定位到过去或者未来的某一个时刻,而是穿越者要经历一系列的熵减过程,再通过转换门进行转换。当穿越者完成熵减,踏出转化门时,虽然完成穿越,来到了预定的时间点,迎接他的却是一个完全逆行的减熵世界。在穿越者眼中,汽车、轮船在倒开,发射的子弹飞回枪膛,爆炸过后建筑物反而完好无损,身边的火焰不断降温,冻结成冰……
好了,小编不再班门弄斧了,这些精彩情节都是著名科幻电影《信条》呈现给我们的时光倒流。无论穿越到未来亦或是回到过去,“Everything that has happened will happen, and will always have happened(已经发生终将发生)”。不管科技如何日新月异,努力把握好当下,才是最重要的!
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