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大型強子對撞機電影

回到過去是不可能的,但是我們有沒有辦法穿越到未來?

2009年,英國物理學家斯蒂芬·霍金為時間旅行者舉辦了壹場派對。但這個派對的邀請函是壹年後發出的,所以只有來自未來的時間旅行者才能按照約定的日期和地點赴約。當然,大家都知道最後的結果:除了霍金,沒有其他人來參加聚會。霍金本人認為時間旅行是不可能的。退壹步說,即使時間旅行是可能的,霍金等研究人員認為,妳永遠無法回到妳的時間機器建造之前。

那麽,如果是未來之旅呢?那是另壹回事。

其實我們壹直都是時間旅行者,因為我們在時間的洪流中,每時每刻都在從過去走向未來。但是時間就像壹條河,在不同的地方以不同的速度流動。就科學而言,我們確實有幾種方法可以穿越到未來。

1,時間旅行的速度

穿越到遙遠的未來最簡單實用的方法就是達到非常快的速度。根據愛因斯坦的狹義相對論,當妳以接近光速的速度旅行時,妳感覺到的時間會比外界慢。

這不僅僅是壹個猜測或思想實驗,而是經過測量的。物理學家進行了壹項實驗,將兩個原子鐘放在噴氣式飛機上高速飛行,另壹個放在地球上靜止不動。結果表明,高速飛行的原子鐘時間走得更慢。

當然,就目前的飛機而言,這種影響微乎其微。但如果妳在以90%光速飛行的飛船裏,妳的時間會比地球上慢2.6倍。換句話說,妳的速度越接近光速,妳的時間旅行就越極端。

目前人類技術所能達到的最高速度可能來自大型強子對撞機(LHC),質子呼嘯穿過其環形隧道的速度可以達到光速的99.38+0%。根據狹義相對論,我們可以計算出這些質子的1秒相當於27777778秒,也就是大約11個月。

正因為如此,粒子物理學家在研究衰變粒子時,必須考慮“時間膨脹”的影響。在實驗室裏,介子通常在2.2微秒內衰變;但是快速移動的介子,例如宇宙射線撞擊高層大氣時產生的介子,需要10次才能衰變。

2.重力時間旅行

這種時間旅行的方法也是受愛因斯坦理論的啟發。根據他的廣義相對論,妳感覺到的引力越強,時間移動得越慢。

比如離地心越近,引力就會越強;換句話說,妳的腳對時間的感受比妳的頭慢。同樣,這種影響也是可以測量的,盡管它極其微小。2010,美國國家標準與技術研究院(NIST)的物理學家將兩個原子鐘放在不同高度的架子上,高度相差33厘米,測量了它們計時速度的差異。發現位置較低的原子鐘,因為受到稍強的引力,所以走得比較慢。

要去遙遠的未來旅行,我們可能只需要壹個引力很強的區域,比如黑洞。離事件視界越近,時間流動越慢。當然,這也是很有風險的,因為穿越視界之後,妳就再也逃不掉了。而且這種方法效果不明顯,可能不值得壹試。

假設妳擁有長途旅行到黑洞的技術(我們距離最近的黑洞大約3000光年),旅行過程中產生的時間膨脹將遠遠大於黑洞周圍任何運動產生的時間膨脹。電影《星際穿越》的科學顧問基普·索恩說,在黑洞附近的星球上呆1個小時,相當於在地球上呆7年,這在我們的宇宙中是極其極端和不可能的。

也許最令人震驚的是,根據衛星的速度和所受的重力,全球定位系統(GPS)必須考慮衛星的時間膨脹效應才能正常運行。如果沒有這些修正,妳手機的GPS功能將無法準確定位妳在地球上的位置,甚至達不到幾公裏的精度。

3.假死中的時間旅行

另壹種可能的時間旅行到未來的方式是減緩對時間的感知,讓妳先減緩或停止生理過程,然後恢復。

細菌孢子可以在假死狀態下存活數百萬年,當它們遇到合適的溫度、濕度和食物條件時,它們的新陳代謝會重新開始。壹些哺乳動物,如熊和松鼠,在冬眠期間會減緩新陳代謝,大大降低細胞對食物和氧氣的需求。

人類能模仿這些生物嗎?在目前的技術水平下,完全停止代謝並恢復它是非常困難的,幾乎是不可能的,但壹些科學家正在努力誘導壹種至少持續幾個小時的短期休眠狀態。這可能剛好夠壹個人在到達醫院之前度過緊急醫療情況,例如心臟驟停。

2005年,美國科學家展示了壹種減緩老鼠新陳代謝(不冬眠)的方法。他們將小鼠暴露在小劑量的硫化氫中,硫化氫與氧氣壹樣與相同的細胞受體結合。實驗中,小鼠核心體溫下降至13,代謝率下降10倍。維持這種狀態6小時後,小鼠仍可恢復正常,無任何不良反應。不幸的是,在羊和豬身上的類似實驗並不成功,這表明這種方法可能不適合大型動物。

另壹種方法是用冷鹽溶液代替血液誘導低溫冬眠。這種方法在豬身上取得了效果,美國研究人員目前正在進行人體臨床試驗。

4.穿越蟲洞的時間旅行

廣義相對論也允許某種時空捷徑,也就是蟲洞。1916年,奧地利物理學家路德維希·弗萊姆首次提出了蟲洞的概念。在1930年代,愛因斯坦和內森·羅森假設黑洞和白洞是通過蟲洞聯系在壹起的,並認為瞬時的空間轉移或時間旅行可以通過蟲洞來完成。簡單來說,蟲洞就是連接宇宙中兩個不同時空的狹窄隧道,可能跨越654.38+0億光年甚至更遠的距離,或者在不同的時間點。

包括斯蒂芬·霍金在內的許多物理學家認為,蟲洞會在比原子小得多的量子尺度上出現和消失。也許我們可以希望抓住這樣壹個蟲洞,並將其擴展到可以容納人類的大小。當然,這壹壯舉需要巨大的能量,但理論上是可能的。

然而,到目前為止,證明這兩種方法的嘗試都失敗了,歸根結底是因為廣義相對論和量子力學的不相容。

5.光的時間旅行

美國物理學家羅恩·馬萊特(Ron marlett)提出了另壹個關於時間旅行的想法:利用旋轉光束來扭曲時間和空間。理論上,任何落在這種旋轉光束中的東西都可以在時空中被拖動,就像妳用勺子攪拌咖啡後,咖啡上的泡沫會旋轉壹樣。

根據marlett的說法,正確的幾何學可以引導我們去過去或未來。自2000年發表這壹理論以來,marlett壹直在努力籌集資金,希望進行壹項實驗來證明這壹概念。在這個實驗中,他將把中子放入壹個圓形布局的旋轉激光器中。

然而,馬萊特的觀點並沒有引起其他物理學家的註意。有人認為他的基本模型中涉及的假設會受到奇點的困擾,而奇點在物理學中是“不可能的”。(任天)