布衣侯粥道馆加盟:平行空间理论

平行空间理论

最近穿越题材的小说和影视作品都很火热，有时候经常思考的一个问题：

假如一个人穿越到n年以前，他所做的事情就不能改变未来发生的事情吗？比方说杀了一个人，那人恰恰是你的祖先，那么你就不应该存在了啊？为什么还能活着呢？
让我们先来看一个著名的“祖母悖论”。大意是说：如果我们通过时空隧道回到了过去，遇见了我们的祖母，而我们又不幸的害死了祖母，那么既然祖母在年轻的时候就死了，未来的我又从哪里来？既然没有了我，我又怎么会回到过去害死祖母？这样便产生了一个悖论。
　　　　这个悖论是建立在爱因斯坦的广义相对论的基础上。广义相对论认为我们的宇宙是平行相通的，可以通过孔洞回到过去。正如所设想的一样，如果回到过去成立，就必然产生上述的悖论。在爱因斯坦的狭义相对论中，我们又被告知时间和空间是彼此联系的，由于光速恒定，所有运动，甚至时间本身都必须与之相对应，由此时间也是相对的。于是，人们为解释上述悖论，提出“平行宇宙”的概念，这就是霍金的“平行空间理论”。
　　　　是否在宇宙的某个地方有一个一模一样的你，正在阅读和本文完全一样的一篇文章？那个家伙并非你自己，却生活在一个有着云雾缭绕的高山、一望无际的原野、喧嚣嘈杂的城市，和其它7颗行星一同围绕一颗恒星旋转，并且也叫做“地球”的行星上？他（她）一生的经历和你每秒钟都相同。然而也许她此刻正准备放下这篇文章而你却打算看下去。
这种“分身”的想法听起来奇怪而又难以置信，但似乎我们不得不接受它，因为它已为各种天文观测的结果所支持。如今最流行同时也最简单的宇宙模型指出，离我们大约10^(10^28)米外之处存在一个和我们的银河一模一样的星系，而那其中正有个一模一样的你。虽然这距离大得超乎人们的想象，却毫不影响你的“分身”存在的真实性。该想法最初起源于很简单的“自然可能性”而非现代物理所假设：宇宙在尺寸上无限大（或者至少足够大），并且象天文观测指出的那样－－均匀的分布着物质。既然如此，按照统计学规律便可以断定，所有的事件（无论多么相似或者相同）都会发生无数次：会有无数个孕育人类的星球，它们之中会有和你一摸一样的人－－一模一样的长相、名字、记忆甚至和你一模一样的动作、选择－－这样的人还不止一个，确切的说，是无穷多个。
　　　　最新的宇宙学观测表明，平行宇宙的概念并非一种比喻。空间似乎是无限的。如果真是这样，一切可能会发生的事情必然会发生，不管这些事有多荒唐。在比我们天文观测能力企及范围远得多的地方，有和我们一模一样的宇宙。天文学家甚至计算出它们距地球的平均距离。
　　　　你很可能永远见不到你的“影子”们，但科学告诉我们：他们是存在的。你能观测到的最远距离也就是自大爆炸以来光所行进的最远距离：大约140亿光年，即4X10^26米－－定义了我们可观测视界的大小，或者简单地说，宇宙的大小，又叫做哈勃体积。同样的，另一个你所在的宇宙也是个同样大小的球体。以上便是对“平行宇宙”最直观的解释。每个宇宙都是更大的“多重宇宙”的一小部分。
                   说到这里又引出一个概念来了---时空隧道

先说下时间的概念
　　时间，人们都知道。一点，两点，三点......一分，两分，三分......而时间体系正是由秒，分，时，天，周，月，年，世纪，这些组成。其实小于秒的还有，大于世纪和也有。就像一个物体，比如石头，石头块，石头分子，原子，质子，量子等。时间正同于此。不同的是，石头是可以看的见模的着的，而时间则无色，无味，无形。却生活在我们身边每一处，每一个角落。它所存在的地点也是组成体系的一部分。时间体系是随事件和物质来发展，事件和物质也是由时间体系来约束的，没有什么事件和物质能离开这个时间体系的。在无形的时间体系中，任何物质，事件都是无条件，自动遵循规律的，它不是条约，不是法律。如果说时间是一个系统，那么则是一个最完美的系统。不存所谓的漏洞，升级。这个时间体系没有头，没有尾，即使人类全都灭亡，所有生物都消失，时间依然存在于每个角落。

时空乱流是时间空间的混乱，在某个特定时段，空间出现一个小黑洞，将人（物）吸进去，那么这个人（物）就穿越了时空，来到其它时间，地点。时空偶尔会出现这种小黑洞，那是它的一个小差错，它出现的几率只有几亿分之一。时空就像人一样，在做某件事情时，也会出现与实际的一点差异。而这个黑洞就是时空出现的一点小差异，这个黑洞只能说是抽象的，它也能抽象成一条缝隙，一道口子，总之是一个破绽。这个破绽有大有小，有时间方面的，也有空间方面的，还有时空方面的：时间方面的，小至穿梭到一小时前，或一小时后；大至穿梭到地球诞生前，太阳熄灭时。
空间方面的，小至穿梭到百米前后；大至穿梭到银河系外！
　　　　时空都穿梭的，或从21世纪的北京到17世纪的纽约，或从今日的咸阳到明日的西安。
　　　　我个人认为，这好像是伪科学，人类总是将那些未解之谜归纳为“穿越时空”或“被外星人抓走”。但我换种思维想想，这也未必没有可能，总之人类想证明时空乱流，还没有确凿的证据。
那么
　　时光可以倒流么？
　　　从实际上说，人类的智慧尚不足以阻挡时间的飞进；而从理论上来说，时光倒流，回到从前绝非不可能。根据爱因斯坦的理论，时间和空间可以在光速中发生变化。所以，假如一个物体以30万千米／秒的光速飞行时，空间可以缩短，时间可以变慢。
美国物理学家福特和罗曼认为，爱因斯坦的相对论并没有严格排除快于光速的旅行或时光旅行。时光旅行须具备两大条件，即“虫孔”和“负面能源”。宇宙间不同的时间和空间通过“虫孔”可以互通。“负面能源”可以抗拒地心引力，用来打开“虫孔”，稳定“时光隧道”。牛津大学理论物理学教授强森也相信有朝一日，人类将能够遨游宇宙，纵横古今。 塔弗兹大学的福特教授说，“回到过去”从逻辑上就有问题：电影里面，回到祖父母未曾谋面的时代，孙子“阻挠”他们见面，就不会有父母产生，当然孙子“主角”就更不可能诞生了。不过，“可能派”提出妙论说，来到“过去”的人无法像电影那位孙子想阻挠或干预过去已经发生的事，“时光旅客”只能观看，不能动手改变过去，这就没有逻辑问题了。

让我来大胆假设一下
　　人一旦进入时空乱流
　　肉体已灭
　　只剩下大脑存在的意识
　　这点意识就是另一个空间
　　在这个空间所发生的任何事都是大脑曾经存在过，也就是知道的东西所架设出来的所谓的“历史”
美国物理学家斯内法克教授认为，在空间存在着许多一般人用眼睛看不到的、然而却客观存在的“时空隧道”，历史上神秘失踪的人、船、飞机等，实际上是进入了这个神秘的“时空隧道”。有的学者认为，“时空隧道”可能与宇宙中的“黑洞”有关。“黑洞”是人眼睛看不到的吸引力世界，然而却是客观存在的一种“时空隧道”。人一旦被吸入“黑洞”中，就什么知觉也没有了。当他回到光明世界时只能回想起被吸入以前的事，而对进入黑遨游无论多长时间，他都一概不知。
　　　　有些学者反对这种假设，认为这不能说明问题。泰坦尼克号游轮和乘客同时沉没、消失，乘客们进入“时空隧道”，为什么游轮没有进入？如果游轮也同时进入，它应该和船长同时再出现。
最近，美国著名科学家约翰·布凯里教授经过研究分析，对“时空隧道”提出了以下几点理论假说：
　　　　1、“时空隧道”是客观存在，是物质性的，它看不见，摸不着，对于我们人类生活的物质世界，它既关闭，又不绝对关闭---偶尔开放。
　　　　2、“时空隧道”和人类世界不是一个时间体系，进入另一套时间体系里，有可能回到遥远的过去，或进入未来，因为在“时空隧道”里，时间具有方向性和可逆性，它可以正转，也可倒转，还可以相对静止。
　　　　3、对于地球上物质世界，进入“时空隧道”，意味着神秘失踪；而从“时空隧道”中出来，又意味着神秘再现。由于“时空隧道”里时光可以相对静止，故而失踪几十年就像一天或半天一样。
时空隧道之谜：泰坦尼克幸存者80年后再现
　　　　1912年4月15日，“泰坦尼克”号超级游轮在首航北美的途中，因触撞一座漂浮流动的冰山而不幸沉没，酿成死亡、失踪达1500多人的特大悲剧。
　　　　80余年过去了，正当人们对它已经淡忘时，却又连连爆出了惊煞世人的新闻。
　　　　1990年9月24日，“福斯哈根”号拖网船正在北大西洋航行，在离冰岛西南约360公里处 ，船长卡尔·乔根哈斯突然发现附近一座反射着阳光的冰山上有一个人影，他立即举起望远镜对准人影，发现冰山上有一位遇难的妇女用手势向“福斯哈根”号发出求救信号。当乔根哈斯和水手们将这位穿着本世纪初期的英式服装、全身湿透的妇女救上船，并问她因何落海漂泊到冰山上等问题时，她竟然回答：“我是‘泰坦尼克’号上的一名乘客，叫文妮·考特，今年29岁。刚才船沉没时，被一阵巨浪推到冰山上。幸亏你们的船赶到救了我。”“福斯哈根”号上的所有船员都被她的回答弄糊涂了，这究竟是怎么一回事？
　　　　考特太太被送往医院检查时，发现她除了在精神上因落难而痛苦外，其他方面的健康状况良好，丝毫没有神经错乱的迹象。血液和头发化验也表现她确系30岁左右的年轻人。这就出现了一个惊人的疑问，难道她从1912年失踪到现在，竟会没有一点衰老的迹象?海事机构还特地查找了“泰坦尼克”号当时的乘客名单记录表，确认考特太太登上了这艘豪华游轮。这太离奇怪诞了，以致人们无法用科学常理作出合乎逻辑的解释，难道她真的一直存在于所谓的“时空隧道”中?
　　　　正当人们为此而争论不休时，另一件意外巧合的奇事又发生了。
　　　　1991年8月9日，欧洲的一个海洋科学考察小组租用的一艘海军搜索船正在冰岛西南387公里处考察时，意外地发现并救起了一名60多岁的男子。当时，这名男子安闲地坐在一座冰山的边缘，他穿着干净平整的白星条制服，猛吸他的烟斗，双目眺望无际的大海，脸上显示出一副早将生死置之度外的表情。但谁也不会想到 ，他就是失踪近80年的“泰坦尼克”号上大名鼎鼎的船长史密斯，并几次拒绝对他的援救 。
　　　　著名的海洋学家马文·艾德兰博士在救回史密斯船长之后，告诉新闻记者说，没有任何事情的发生会比此事更让他吃惊。他不知道在北大西洋那儿发生了什么，被救的人并非行骗之徒，而是“泰坦尼克”号上的船长，是最后随船一起沉没后失踪的人。更为惊奇的是，史密斯虽则已是140岁高龄的老人，但仍然像位60岁的人，而且在他获救时，一口咬定是 1912年4月15日，并几次劝阻救助人员不要救他，船既然已被冰山撞沉了，最后的气浪把他抛到了冰山上，他这个船长也只有与冰山共存了。
　　　　精神病心理学家扎勒·哈兰特对他进行了一系列的检查后，认为他的生理和心理很正常。哈兰特博士曾于1991年8月18日的一个简短新闻会上指出，通过保存在航海记录中的指纹验证，可以确认他的身份就是船长史密斯。
　　　　欧美的有关海事机关认为，史密斯船长和考特太太均属于“穿越时光再现”的失踪的人。不过，史密斯船长和考特太太能够差不多同时再现并且被救起，这也应该只是一个意外的巧合吧。(在4月14日11:40PM 泰坦尼克号在北大西洋撞上了冰山 。船在二个小时和四十分钟之后沉没，大约1500人随它而去。史密斯也是其中之一。)
虫洞由阿尔伯特·爱因斯坦提出该理论。
　　简单地说，“虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的敞开。虫洞可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来，并提供时间旅行的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道，所以也叫"灰道"。
假如说大家都在一个长方形的广场上，左上角设为A，右上角设为B，右下角设为C，左下角设为D。假设长方形的广场上全是建筑物，你的起点是C，终点是A，你无法直接穿越建筑物，那么只能从C到B，再从B到A。再假设假如长方形的广场上什么建筑物都没了，那么你可以直接从C到A，这是对于平面来说最近的路线。但是假如说你进入了一个虫洞，你可以直接从C到A，连原本最短到达的距离也不需要了。这就是所谓的虫洞。但是由于虫洞引力过大，人无法通过虫洞来实现“瞬间移动”的可能。
　　　　早在19世纪50年代，已有科学家对“虫洞”作过研究，由于当时历史条件所限，一些物理学家认为，理论上也许可以使用“虫洞”，但“虫洞”的引力过大，会毁灭所有进入的东西，因此不可能用在宇宙航行上。随着科学技术的发展，新的研究发现，“虫洞”的超强力场可以通过“负质量”来中和，达到稳定“虫洞”能量场的作用。科学家认为，相对于产生能量的“正物质”，“反物质”也拥有“负质量”，可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样，“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过，目前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界，并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。
　　　　据美国华盛顿大学物理系研究人员的计算，“负质量”可以用来控制“虫洞”。他们指出，“负质量”能扩大原本细小的“虫洞”，使它们足以让太空飞船穿过。他们的研究结果引起了各国航天部门的极大兴趣，许多国家已考虑拨款资助“虫洞”研究，希望“虫洞”能实际用在太空航行上。
宇航学家认为，“虫洞”的研究虽然刚刚起步，但是它潜在的回报，不容忽视。科学家认为，如果研究成功，人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。现在，人类被“困”在地球上，要航行到最近的一个星系，动辄需要数百年时间，是目前人类不可能办到的。但是，未来的太空航行如使用“虫洞”，那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方。
　　　　据科学家猜测，宇宙中充斥着数以百万计的“虫洞”，但很少有直径超过10万公里的，而这个宽度正是太空飞船安全航行的最低要求。“负质量”的发现为利用“虫洞”创造了新的契机，可以使用它去扩大和稳定细小的“虫洞”。
　　　　科学家指出，如果把“负质量”传送到“虫洞”中，把“虫洞”打开，并强化它的结构，使其稳定，就可以使太空飞船通过。
那么什么样的虫洞能成为可穿越虫洞呢？
　　 一个首要的条件就是它必须存在足够长的时间， 不能够没等星际旅行家穿越就先消失。 因此可穿越虫洞首先必须是足够稳定的。 一个虫洞怎样才可以稳定存在呢？ 索恩和莫里斯经过研究发现了一个不太妙的结果， 那就是在虫洞中必须存在某种能量为负的奇特物质！ 为什么会有这样的结论呢？ 那是因为物质进入虫洞时是向内汇聚的， 而离开虫洞时则是向外飞散的， 这种由汇聚变成飞散的过程意味着在虫洞的深处存在着某种排斥作用。 由于普通物质的引力只能产生汇聚作用， 只有负能量物质才能够产生这种排斥作用。 因此， 要想让虫洞成为星际旅行的通道， 必须要有负能量的物质。
一九四八年， 荷兰物理学家卡什米尔 (Hendrik Casimir) 研究了真空中两个平行导体板之间的这种虚粒子态， 结果发现它们比普通的真空具有更少的能量， 这表明在这两个平行导体板之间出现了负的能量密度！ 在此基础上他发现在这样的一对平行导体板之间存在一种微弱的相互作用。 他的这一发现被称为卡什米尔效应。 将近半个世纪后的一九九七年， 物理学家们在实验上证实了这种微弱的相互作用， 从而间接地为负能量的存在提供了证据。 除了卡什米尔效应外， 二十世纪七八十年代以来， 物理学家在其它一些研究领域也先后发现了负能量的存在。
　　　　因此， 种种令人兴奋的研究都表明， 宇宙中看来的确是存在负能量物质的。 但不幸的是， 迄今所知的所有这些负能量物质都是由量子效应产生的， 因而数量极其微小。 以卡什米尔效应为例， 倘若平行板的间距为一米， 它所产生的负能量的密度相当于在每十亿亿立方米的体积内才有一个 (负质量的) 基本粒子！ 而且间距越大负能量的密度就越小。 其它量子效应所产生的负能量密度也大致相仿。 因此在任何宏观尺度上由量子效应产生的负能量都是微乎其微的。
　　　　另一方面， 物理学家们对维持一个可穿越虫洞所需要的负能量物质的数量也做了估算， 结果发现虫洞的半径越大， 所需要的负能量物质就越多。 具体地说， 为了维持一个半径为一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
初看起来半径一公里的虫洞似乎足以满足星际旅行的要求了， 因为这样的半径在几何尺度上已经足以让相当规模的星际飞船通过了。 看过科幻电影的人可能对星际飞船穿越虫洞的特技处理留有深刻的印象。 从屏幕上看， 飞船周围充斥着由来自遥远天际的星光和辐射组成的无限绚丽的视觉幻象， 看上去飞船穿越的似乎是时空中的一条狭小的通道。
　　　　但实际情况远比这种幻想来得复杂。 事实上为了能让飞船及乘员安全地穿越虫洞， 几何半径的大小并不是星际旅行家所面临的主要问题。 按照广义相对论， 物质在通过象虫洞这样空间结构高度弯曲的区域， 会遇到一个十分棘手的问题， 那就是张力。 这是由于引力场在空间各处的分布不均匀所造成的， 它的一种大家熟悉的表现形式就是海洋中的潮汐。 由于这种张力的作用， 当星际飞船接近虫洞的时候， 飞船上的乘员会渐渐感觉到自己的身体在沿虫洞的方向上有被拉伸的感觉， 而在与之垂直的方向上则有被挤压的感觉。 这种感觉便是由虫洞引力场的不均匀造成的。 一开始， 这种张力只是使人稍有不适而已， 但随着飞船与虫洞的接近， 这种张力会迅速增加， 距离每缩小到十分一， 这种张力就会增加约一千倍。 当飞船距离虫洞还有一千公里的时候， 这种张力已经超出了人体所能承受的极限， 如果飞船到这时还不赶紧折回的话， 所有的乘员都将在致命的张力作用下丧命。 再往前飞一段距离， 飞船本身将在可怕的张力作用下解体， 而最终， 疯狂增加的张力将把已经成为碎片的飞船及乘员撕成一长串亚原子粒子。 从虫洞另一端飞出的就是这一长串早已无法分辨来源的亚原子粒子！
　　　　这就是星际探险者试图穿越半径为一公里的虫洞将会遭遇的结局。 半径一公里的虫洞不是旅行家的天堂， 而是探险者的地狱。

因此一个虫洞要成为可穿越虫洞， 一个很明显的进一步要求就是： 飞船及乘员在通过虫洞时所受到的张力必须很小。 计算表明， 这个要求只有在虫洞的半径极其巨大的情况下才能得到满足[注六]。 那么究竟要多大的虫洞才可以作为星际旅行的通道呢？ 计算表明， 半径小于一光年的虫洞对飞船及乘员产生的张力足以破坏物质的原子结构， 这是任何坚固的飞船都无法经受的， 更遑论脆弱的飞船乘员了。 因此， 一个虫洞要成为可穿越虫洞， 其半径必须远远大于一光年。
　　　　一光年是个什么概念呢？ 它相当于整个太阳系半径 (以冥王星轨道为界) 的一千五百多倍。 如果用地球的线度来衡量的话， 它大约是地球直径的七亿倍。 因此， 科幻电影《星际之门》把虫洞的出入口建在地球及其它行星上是完全不可能的， 因为入口如此狭小的虫洞不仅无法让人安全穿越， 而且会把周围的一切在瞬息之间撕裂成亚原子粒子。 在萨根的故事中， 曾有人反对艾丽与同事把外星球智慧生物提供的蓝图付诸实施， 因为他们担心那有可能是一个用来毁灭地球的装置。 他们的担忧其实是很有道理的
但另一方面， 一光年用日常的距离来衡量虽然是一个巨大的线度， 用星际的距离来衡量， 却也不算惊人。 我们所在的银河系的线度大约是它的十万倍， 假如在银河系与两百二十万光年外的仙女座大星云之间存在一个虫洞的话， 从线度上讲它只不过是一个非常细小的通道。 那么会不会在我们周围的星际空间中真的存在这样的通道， 只不过还未被我们发现呢？ 答案是否定的。 因为半径为一光年的虫洞真正惊人的地方不在于它的线度， 而在于维持它所需的负能量物质的数量。 计算表明， 维持这样一个虫洞所需的负能量物质的数量相当于整个银河系中所有发光星体质量总和的一百倍！ 这样的虫洞产生的引力效应将远比整个银河系的引力效应更为显著， 如果在我们附近的星际空间中存在这种虫洞的话， 周围几百万光年内的物质运动都将受到显著的影响， 我们早就从它的引力场中发现其踪迹了。
　　　　因此不仅在地球上不可能建造可穿越虫洞， 在我们附近的整个星际空间中都几乎不可能存在可穿越虫洞而未被发现。
这样看来， 我们只剩下一种可能性需要讨论了， 那就是在宇宙的其它遥远角落里是否有可能存在可穿越虫洞？ 对于这个问题， 我们也许永远都无法确切地知道结果， 因为宇宙实在太大了。 但是维持可观测虫洞所需的数量近乎于天方夜谭的负能量物质几乎为我们提供了答案。 迄今为止， 人类从未在任何宏观尺度上发现过负能量物质， 所有产生负能量物质的实验方法利用的都是微弱的量子效应。 为了能够维持一个可穿越虫洞， 必须存在某种机制把量子效应所产生的微弱的负能量物质汇集起来， 达到足够的数量。 但是负能量物质可以被汇聚起来吗？ 最近十几年来物理学家们在这方面做了一些理论研究， 结果表明由量子效应产生的负能量物质是不可能无限制地加以汇聚的。 负能量物质汇聚得越多， 它所能够存在的时间就会越短。 因此一个虫洞没有负能量物质是不稳定的， 负能量物质太多了也会不稳定！ 那么到底什么样的虫洞才能够稳定的呢？ 初步的计算表明， 只有线度比原子的线度还要小二十几个数量级的虫洞才是稳定的！
　　　　这一系列结果无疑是非常冷酷的， 如果这些结果成立的话， 存在可穿越虫洞的可能性就基本上被排除了， 所有那些美丽的科幻故事也就都成了镜花水月。 不过幸运 (或不幸) 的是， 上面所叙述的许多结果依据的是目前还比较前沿 - 因而相对来说也还比较不成熟 - 的物理理论。 未来的研究是否会从根本上动摇这些理论， 从而完全推翻我们上面介绍的许多结果， 还是一个未知数。