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  2019年10月《小康》上旬刊
  栏目:专栏
讲点物理:可以到一千年之后看看吗?

★文 /李淼

  中国小康网 独家专稿

  一个人可以在有生之年从银河系飞到另一个遥远的星系,只要宇宙飞船以接近光速的速度飞行,甚至,他可以在有生之年飞行到宇宙的边缘。这是怎样的原理呢?

  你可能觉得相对论是一个老掉牙的问题,确实,爱因斯坦建立狭义相对论距今已经有114年了,他建立广义相对论距今也有104年了。那么,为什么还要谈?因为我看了一篇科幻小说,并没有选择遵循相对论。

  当然,按照著名科幻作家刘慈欣的看法,科幻不是科普,并不一定要遵循现有的物理学法则。科幻作家本人很清楚这一点,但是,读者未必了解这一点,有时不免被科幻作家带偏。那么,这篇科幻小说是怎么违反相对论的呢?小说写到,在未来,人可以选择回到过去,也就是乘坐时光机器。这一点,相对论不置可否。如果存在负能量,原则上我们可以制造虫洞,虫洞原则上可以将未来连接到过去,或者将现在连接到过去。比如,我现在进入这个虫洞的入口,然后从出口出来,没准我就回到了1900年。

  没有人见过负能量,因此,虫洞是否存在还是一个悬而未决的事情。但那篇小说还写到,假如我从现在回到过去,从过去的世界里拿点东西再回到现在,我就携带了巨大的能量回到现在。这一点,是和相对论矛盾的。在相对论里,回到过去悬而未决,但我们从现在走到将来是可以的。一个最简单的方法就是啥也不做,比如我睡一觉,第二天起床,不是走到明天了吗。当然,这里我们谈的走到未来,不是这么简单地走到未来,而是有点魔幻地走到未来。比如说,我最多活一百年,但是我想到一千年之后的未来看看,可以吗?

  相对论告诉我们,完全可以,但你需要巨大的能量。如果我们能够造出一个可以近乎无限加速的火箭,就可以到一千年之后访问一下,这就是著名的钟慢效应。什么是钟慢效应?比如,如果一只手机在飞行,原则上,它上面的石英钟会变慢一点点,就像今天我坐飞机从广州飞到北京,我携带的手机和留在北京没有飞行的手机相比,走慢了一点点。当然,由于飞机的速度不够快,这个效应几乎看不出来,但飞行的手机其实是到了没有飞行的手机的未来了。如果飞机的速度接近光速,那么,这个效应就很明显了,比如,飞行的手机表示下午一点,而没有飞行的手机表示是下午两点,不过,飞机得绕地球很多圈才会有这个效应。这就引发了所谓的双生子佯谬:对于飞行的手机来说,那个没有飞行的手机也在飞啊,因为运动是相对的,为什么一个慢一个快?解决这个问题很简单,飞行的那个手机经历了起飞和降落的过程,在这个过程里,飞行的手机感受到了加速和减速,而那个留在北京不动的手机没有经历加速和减速,因此它就走得快一点。

  以接近光速飞行,原则上,在我们的有生之年可以飞出银河系。我们距离银河系的边缘有两万光年,也就是说,即使以光的速度飞到银河系边缘,也要花两万年,任何一个人不可能活上两万年。但钟慢原理解决了这个问题。飞行的人,他的生理经过的时间,和飞行的钟的物理时间是一致的。一只以接近光速飞行的钟可以走得很慢很慢,因此,一个以接近光速飞行的人的生理时间走得也很慢很慢,这样,他原则上可以在有生之年飞行到银河系边缘。

 
编辑:赤子
来源:小康杂志
发布时间:2019-10-01


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