時間旅行真的存在?已經有人經歷過?打開腦洞!

2023-10-29     天文在線

原標題:時間旅行真的存在?已經有人經歷過?打開腦洞!

在迪士尼皮克斯的新電影《光年正傳》中,時空發生了扭曲。時間旅行是真實存在,或只是科幻?

(圖源:迪士尼/皮克斯)

劇透提醒:本文對一個關鍵情節點做出了解釋,但除預告片里的內容以外並未泄露任何其他內容。感謝7歲的讀者弗洛倫斯提出的問題。

在迪士尼皮克斯新電影《光年正傳》(Lightyear)的開頭,巴斯光年與他的指揮官和船員們被睏了一個遙遠且危險的星球上。

他們離開那顆星球的唯一希望就是去測試一種特殊的燃料,為了測試,巴斯必須飛上太空,反覆嘗試在超高速狀態下飛行,而他的每次嘗試都要付出巨大的代價。

當巴斯每次起飛並完成四分鐘的太空試飛後,他再次返回那顆星球時,總會發現時間已經過去了許多年。巴斯最大的夢想是談一場戀愛,然後擁有自己的孩子,甚至是自己的孫子,而此刻時間竟變成了他最大的敵人。

到底發生了什麼?這僅僅是科幻小說中的情節嗎,還是說巴斯的遭遇真的可能發生?

(圖解:在《光年正傳》中,對不同的人,時間流逝的速度也不同,這是一種真實存在的「時間膨脹」效應)

時間是相對的:愛因斯坦的偉大理論

巴斯所經歷的是一種被稱為時間膨脹的真實現象,有史以來最著名的科學理論之一——阿爾伯特·愛因斯坦的相對論,預測了時間的這種特質。

在相對論提出以前,普適性最強的運動學理論是艾薩克·牛頓的經典力學。牛頓的理論非常強大,它為我們太陽系行星的運動提供了驚人的預測。在牛頓的理論中,時間就像一個巨大的時鐘,它會以同樣的方式為每一個人計時。無論你在宇宙中的什麼地方,主時鐘顯示的時間都是相同的。

而愛因斯坦的相對論則將主時鐘分裂為許多個各不相同的時鐘——每個運動的人和物體都有屬於自己的時鐘。在愛因斯坦描繪的宇宙圖景中,每個人都擁有一個只屬於自己的時間。這樣的結果就是,我們無法保證每個人的時鐘都能以相同的速度運行,事實上,很多時鐘都會以不同的速率計時。

更糟糕的情況是,如果你相對於別人的運動速度更快,那麼你的時鐘就會走得比別人的時鐘更慢。這就意味著,如果你像巴斯那樣坐在一艘速度極快的宇宙飛船上,對你而言過去的幾分鐘時間,對於留在你身後的星球上的人們來說,可能就已悄然流逝幾年的光陰。

時間流逝的方向性

從某種意義上來說,時間膨脹可以被認為是一種時間旅行,它為我們提供了一種進入他人未來的方式。這也正是巴斯所做的——他進入了那些留在星球上的朋友們的未來。

(圖解:時間膨脹——對一個人而言的幾分鐘,對另一個人就是幾年。圖源:迪士尼/皮克斯)

不幸的是,我們沒有辦法利用時間膨脹來回溯時間,回到過去(正如電影中一個重要角色說的),也不可能利用時間膨脹來進入自己的未來。也就是說,你無法通過快速運動而穿越到未來,去和晚年的自己見上一面。

地球上的時間旅行者

時間膨脹看起來像科幻小說里的情節,但實際上它是一種可測量的現象。事實上,科學家們已經進行了大量實驗,以證實時鐘會以不同的速度走時,這取決於物體的運動方式。

例如,與在地球上的朋友和家人相比,國際空間站上的太空人正以非常高的速度旅行(如果你在恰當的時間抬頭,可以看到空間站從頭頂飛過),這意味著這些太空人的衰老速度稍慢。

事實上,美國太空人巴茲·奧爾德林(Buzz Aldrin)在20世紀60年代的月球之旅中就曾經歷過一點時間膨脹。

不過不用擔心,空間站的太空人並不會感覺到或注意到任何的時間膨脹,這一點與《光年正傳》中出現的極端時間跳躍完全不同。奧爾德林能夠安全地回到他的家人身邊,現在依然在太空中的太空人們也會。

飛向無限

顯然,時間膨脹可能會帶來嚴重的代價,但也並不全是壞處。也許有一天,時間膨脹將會幫助我們走向星空。

宇宙是一個極其巨大的地方,到最近的恆星的距離也有402080億公里,相當於環遊我們的世界10億次。如果以平常的速度運動,那麼沒有人能堅持活到到達終點的那一天。

然而,時間膨脹還伴隨著另一種現象——長度收縮。當你朝著一個物體快速運動時,你的宇宙飛船和那個物體之間的距離將會縮小。

粗略地說,在高速運動時,一切物體都會與彼此更加接近,這意味著,對於高速旅行的人來說,他們可以在幾天之內就到達最近的恆星。

但時間膨脹仍然有效,你的時鐘相對於地球上某個人的時鐘會變慢。因此,你確實可以在幾天內往返於最近的恆星,但當你回到家時,你身邊的所有人都已離去。

這既是星際旅行的希望,也是它註定的悲劇。

BY:Sam Baron

FY:趙若彤

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