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到过去的时间中旅行
（2006年07月13日 15:15:52）
来源：《太空探索》
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□作者: 李龙臣
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索恩的时间机器需要虫洞的出入口和飞船以近光速飞行，我们前面已经说到，这是难以做到的。我们讨论的是以低速进行的时间旅行的时间机器。
那么，如何建造这样的时间机器呢？霍金在2000年出版的《果壳中的宇宙》一书中指出，需要负能量才能建造有限的时间机器。这实际上又回到了哥德尔解，因为哥德尔解需要的宇宙常数，即暗能量，其值正是负的。
我们知道，物质具有正能量。因而在充满物质的时空中，要建造时间机器进行时间旅行是不可能的。但是，霍金认为，从他对黑洞辐射的研究中可以证明，出现能量为负的局部区域是可能的。
量子起伏和负能量
量子理论认为，在宇宙真空中也有能量起伏。这使虚粒子对可以从这种能量起伏中，用借贷能量的方法产生。这样，在表观上空虚的空间也充满着虚粒子对。这些虚粒子对成员，一个具有正能量，一个具有负能量，其总能量是平衡的。
由于借贷来的能量需要马上归还，而且越快越好，才能再借不难。这就是虚粒子对同时出现，然后相互分开，再迅速相遇湮灭消失，将能量归还。
在有黑洞存在的地方，带有负能量的虚粒子对成员能够进入黑洞，而带有正能量的虚粒子对成员趁机逃之夭夭，而成为实粒子（组成物质的粒子）。这正是黑洞的辐射。黑洞因吸收带负能量的虚粒子对成员而损失质量，使质量慢慢蒸发，黑洞视界逐渐缩小。
黑洞的辐射蒸发表明，在量子水平上，黑洞视界上的能量有时可以是负的。这时，弯曲时空不是使光线向内弯曲而集中，而是相互发散开去，即时空向建造时间机器需要的方向弯曲。
这样，一个先进的文明，就有可能建造一艘飞船，使它的边界上的能量是负的，就像黑洞的视界上具有负能量一样。这艘飞船就是一部时间机器。凭借这部时间机器，就可到过去的时间旅行了。
几率和危险
霍金认为，存在着粒子在时空中的一个闭合圈环上不断循环的历史，这虽然不能用粒子检测器直接观测到，但在许多实验中已经测量到它们的间接效应。由此可见，时间旅行确实发生在微观尺度上，但我们观察不到。
量子理论虽然允许在微观尺度上的时间旅行，但霍金分析指出，像人和飞船这样的宏观物体实现时间旅行的概率是很小的，因为在宏观时空尺度上形成时间圈环的概率极其微小。霍金估计，进行时间旅行的概率小于10-60。但霍金幽默地说，这不等于某个从未来的时间回来的杂种杀死其祖父可能性的微弱。或许如此，一些科学家提出“自恰律”，用以对回到过去时间旅行的人进行约束；另一些科学家提出历史年表保存（时序防卫）假说，主张物理定律应协同防止宏观物体的时间旅行；更有一些科学家一听说时间旅行就去拿枪。
当然，即使造出了时间机器，进行时间旅行也是很危险的。霍金指出，时间机器的边界与黑洞的视界是有差别的。其中一个重要差别是，时间机器的边界上是不断转圈的闭合光线，其中的虚粒子会不断重复地把能量带回到同一点，这就使时间机器边界上形成无限大的能量。在载人飞船或宇宙探测器穿过边界，进入时间机器时，会被那里的辐射闪电所摧毁。
当然，先进文明可用高技术将在闭合圈环中运动的虚粒子驱逐一部分，使时间机器边界上的能量变成有限的，以避免辐射闪电发生。但霍金仍然担心，这样一来时间机器是否稳定。像虫洞不稳定会瞬息闭合一样，时间机器因飞船进入时的微小扰动，可能激活虚粒子的循环，从而引发辐射闪电。
霍金还指出，建立时间机器，不仅要考虑物质场的量子起伏，还应考虑时空场的量子起伏。由于我们还没有完整的量子引力理论，还很难说清楚时空场的起伏效应是怎样的，是否会给时间旅行带来更大的不确定性？
这里引申一句，这也给某些杂种企图回到过去杀死别人的祖父和父亲带来更大的不确定性。
看来，时间旅行是渺茫的，至少在现时是渺茫的，每个人科学地把握好自己“现在”的时间才是最最重要的。
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文章作者:李龙臣
责任编辑:skylook
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