如何建造一臺時間機器？（上）

霍 金 著 任秋凌 譯

如何建造一臺時間機器？（上）

霍 金 著 任秋凌 譯

尋找穿越第四維的通道

大家好，我是斯蒂芬·霍金，是物理學家、宇宙學家及夢想家，盡管身體不能活動，只能通過電腦與大家交流，但在內心中我是自由的，自由地探索宇宙，思考以下重大問題：時間旅行是否可行？能否打開一個回到過去的通道，或找到通向未來的捷徑？我們最終能否利用自然規律成為掌控時間的主人？

在科學界，時間旅行一度被認為是歪理邪說。過去因為擔心有人會把怪人的標簽貼在自己身上，我對這個問題常常避而不談。但現在，我不再那么謹小慎微了。事實上，我更像是建造了巨石陣的那些人。我對時間癡迷已久，如果有一臺時間機器，我會去拜訪風華正茂的瑪麗蓮·夢露，或是造訪將望遠鏡轉向宇宙的伽利略。或許，我還會走到宇宙的盡頭，破解整個宇宙湮滅之謎。

為了讓這一切從虛幻變成現實，我們應以物理學家的角度來重新審視時間——即第四維。這個問題沒有聽上去那么晦澀難懂。每個好學的孩子都知道，任何物體都以三維形式存在，包括坐在輪椅上的我。一切物體都有寬度、高度和長度。還有一種長度——時間的長度。

一切物體都有時間以及空間的長度，時間旅行意味著我們要經過第四維。要想搞明白這一點，我們可以想象正在從事一種日常活動，比如開車。開車沿直線行駛，是在一維中旅行；向左轉或是向右轉，則是二維旅行；驅車上下山意味著又多增加了高度，所以是在三維空間內。

無處不在的蟲洞

讓我們暫時從科幻電影中尋找答案吧。在此類電影中，通常會有一臺巨大而高能耗的時間機器，這臺機器產生通往第四維的通道——時間隧道。時間旅行者——勇敢但可能有些魯莽的人，做好我們大家所知道的準備，然后走進時間隧道，來到一個他們想要到達的時間里。

物理學家也在思考時間隧道，但我們的角度不同，我們想搞清過去或未來的通道是否存在于自然規律中。我們認為確實是這樣的，而且，我們還給它們起了一個名字：蟲洞。其實，蟲洞無處不在，只是因為太小，我們肉眼看不到罷了。蟲洞非常小，存在于時空的隱蔽處和縫隙里。你或許認為這是一個難以理解的概念，請耐心聽我繼續解釋吧。

任何物質都不是平整無暇和實心的，如果仔細觀察，會發現它們上面都存在小孔和裂縫，這是一個基本的物理原理，同樣適用于時間。即便是像臺球一樣的東西，上面也有裂縫、褶皺或空洞。現在，大家很容易明白這種情況也存在于三維中。相信我，這一原理同樣適用于第四維，時間也存在許多微小的裂縫、褶皺和空洞。在最小的刻度下——比分子甚至原子都小，我們來到一個被稱為量子泡沫的地方，這便是蟲洞存在之處。

時空中的微小隧道或捷徑不停地在這個量子世界中形成、消失和重新形成，它們可以連接兩個隔離的空間以及兩個不同的時間。不幸的是，現實生活中這種時間隧道非常狹小，即使發現了它們，我們也不能從這個縫隙穿過——可這正是“蟲洞時間機器”概念的前進方向。

如果我們擁有足夠的能量和先進的技術，將來或許能在太空中建造一個巨型蟲洞。我并不是說一定可以做到，但如果真的有這種裝置，那么確實很了不起。一端在地球的附近，另一端則在遙遠的星球附近。

從理論上講，蟲洞或時間隧道不僅僅能把我們帶到別的星球。如果兩端在同一個地方，經由時間而非空間分離，在遙遠的過去，飛船就能在地球附近自由出入。或許，恐龍會看到飛船登陸的場景。

瘋狂科學家悖論

如今，我意識到以四維方式思考并不容易，蟲洞是一個令你絞盡腦汁的概念。我一直想做一個簡單的實驗，揭示人類通過蟲洞的時間旅行是否可行，或是現在，或是未來，我喜歡簡單的實驗和成功后的香檳酒。所以，我將自己最喜歡的兩件事情結合起來，探討時間旅行是否可行。讓我們設想一下這樣的場景，我參加一個為未來旅行者舉辦的歡迎宴會。

由于出現意外，我沒有讓別人知道，直至歡迎宴會結束以后。我寫好了邀請函，注明了準確的時間和空間坐標。我希望它能以這樣或那樣的形式存在數千年。或許，未來的一天有人會發現邀請函上的信息，利用蟲洞時間機器來到我的宴會，證明時間旅行將來是可行的。

與此同時，時間旅行貴賓應該隨時會降臨。但就在我說話的工夫，仍沒有人到來，真是慚愧。我希望至少未來的“環球小姐”能踏進這扇門。這項實驗為何不奏效？一個原因可能是回到過去的時間旅行所存在的問題——我們稱之為悖論，一個眾所周知的問題。探討悖論是一件很有趣的事情，最著名的悖論通常被稱為“祖父悖論”。

我有一個新的簡化版本——“瘋狂科學家悖論”。這個家伙決心建立一個悖論，即便付出生命代價在所不惜。可以想見，他是在建造蟲洞。

如果這位科學家利用蟲洞向以前的自我開槍，會發生什么事情？他現在已經一命嗚呼。那又是誰開的槍呢？這便是一個悖論，聽上去毫無意義，但這卻是那種讓宇宙學家做噩夢的狀況。這種時間機器會違反整個宇宙所遵循的基本規則。我認為一切皆有可能。如果真是如此，那么就沒有任何辦法阻止整個宇宙陷入混亂。所以，我認為有些事情總會發生以阻止這種悖論。

探索通向未來的“鑰匙”

在某種程度上，這或許是科學家永遠不會發現他面臨向自己開槍境地的原因。在這種情況下，我只能遺憾地告訴大家，蟲洞本身就是一個問題。最后，我認為像這樣的蟲洞不能存在，原因就是反饋。如果你有到搖滾演唱會現場觀看演出的經歷，你可能會辨別出這種尖利的噪音。這就是反饋，引起反饋的原因很簡單：聲音進入麥克風，通過電線傳播，經由擴音器令其放大，在一個回路內繞來繞去，每次令聲音比上一次更大。如果沒人阻止，反饋能夠破壞音響系統。

蟲洞也會遇到這種問題，只不過聲音換成了輻射。一旦蟲洞變大，大自然的輻射物會進入，最終形成一個回路。反饋變得如此強勁，最終摧毀蟲洞。任何通過蟲洞和其他方式回到過去的時間旅行或許都是不可能的，否則，悖論就會出現。

因此，遺憾的是，回到過去的時間旅行應該永遠不會上演。對于尋找恐龍的人來說，這會令他們大失所望，但對于歷史學家而言，他們可以徹底解脫。

故事到此并未結束。這并沒有使所有的時間旅行不可行。我確實對時間旅行深信不疑，對通向未來的時間旅行更是如此。時間就像河流，我們每一個人仿佛被時光的流動無情地卷走，只不過時光是另一種形式的河流——以不同速度、在不同地點流動，這是通向未來的“鑰匙”。

百余年前，愛因斯坦最早提出了這一概念。他認為，世界上應該存在讓時間慢下來的地方，以及讓時間加速的地方。他絕對是正確的，證據恰恰就在我們的頭頂。這便是全球定位系統，簡稱GPS。一個衛星網絡正在地球周圍軌道運行，它們使得衛星導航成為可能，同時還表明時間在太空的運行速度快于在地球上。

衛星導航系統必須為此做出矯正，否則，微小的差異就會擾亂整個系統，令地球上所有的全球定位系統每天都會出現大約9700米的誤差。你可以想象由此造成的后果。鐘表并不存在這樣的問題，走得快是因為時間在太空比在地球運行快。造成這種非同尋常影響的原因是地球的質量。愛因斯坦發現，物質會減緩時間運行速度，就像是河的下游一樣。物體越重，對時間的阻力越大。這種驚人的事實為通向未來的時間旅行開啟了大門。（待續）