成為科學的時間旅行

■唐云江

自從赫伯特·威爾斯(Herbert Wells)于1895年發表了他的著名小說 《時間機器》(The Time Machine)以來，時間旅行便成為科幻小說中的熱門話題。盡管威爾斯并沒有提出時間機器如何制造，但駕馭時間機器穿梭于過去和未來的幻想確實令人激動。

幻想往往與現實相悖，也違反人們的“常識”，因此嚴肅的科學一般對科幻是不屑一顧的，常常拒其于科學大門之外。對于時間旅行來說，除了違背我們的“常識”之外，還會在哲學上產生一些悖論，如著名的“祖母悖論”等，違反因果原則是顯而易見的。正因為如此，它難以得到科學的青睞，關于時間旅行的幻想百年來只能是人類的一種奢望。

其實，就在威爾斯的小說發表10年后的1905年，愛因斯坦提出了“狹義相對論”；在20年后的1915年他又提出了“廣義相對論”。相對論正是描述關于時空的理論，而且至今為止仍是這方面的最好的理論。按理說，相對論應該支持時間旅行，特別是關于“雙生子佯謬”的爭論已經涉及到時間旅行的問題。但是，自從相對論提出之后，主流科學家們對與相對論有關的時空的彎曲、黑洞、宇宙大爆炸等表現出極大的興趣，但對并不違反相對論理論的時間旅行卻很少有科學家光顧。這也許一方面是因為人們的固有觀念，另一方面因為還沒有足夠的理論準備。從20世紀70年代起，有少數理論物理學家開始研究這個話題，但也只是作為科學家的業余興趣，因而關于時間旅行問題一直處于主流科學的邊緣。

只是近些年來，才有越來越多的理論物理學家關注這個問題，開始把這項研究看作是嚴肅的科學問題。《如何制造時間機器》的作者保羅·戴維斯就是其中之一。實際上，在愛因斯坦的廣義相對論中已經包含有在某些情況下允許回到過去的思想，有些物理學家就試圖尋找符合相對論的時間旅行的方法。值得一提的是基普·索恩，為了解決其好友、著名科普作家卡爾·薩根提出的“利用蟲洞作為穿越時空捷徑的幻想是否有理論依據”(薩根在1985年出版的《接觸》一書中使用了蟲洞作為時間旅行的通道)，他對蟲洞進行了細致的研究，創建了蟲洞的理論模型。索恩還用到了量子論中的負能量概念，給出了利用蟲洞進行時間旅行的可能途徑。

雖然許多科學家已經意識到，經過設計的可能回到過去的時間旅行與現有的科學理論并不沖突，但是，如果它真能成功，那么必然要破壞因果律。近來的理論研究除了尋找現有理論允許的更完善的時間旅行的方式之外，還有從理論上對可能破壞的因果關系進行修補，或者嘗試重新理解和研究因果關系。這些研究已經對建立一個統一的物理學理論起到了推動作用。無論如何，從方法和研究的現狀來看，對時間旅行的研究已經納入了科學研究的范疇，盡管還沒有取得有定論。關于這一點我們還可以從近些年來嚴肅的科學刊物(如《物理評論》等)刊登關于時間旅行方面的論文得到佐證。

實際上，關于時間旅行的研究是特別激動人心的，因為它離我們似乎很近。的確，想一想已有定論的相對容易的“有限時間旅行”，按照現代技術的發展速度，可能用不了很久，只要宇航員攜帶足夠的能源，把宇宙飛船加速到相對地球來說接近光速(如光速的99%)的飛行速度是可以的。到那時，人類拜訪鄰近的恒星就可以實現了，比如說3光年遠的恒星，看上去宇航員用了3年多一點的時間就可到達，而宇航員只“覺得”用了不到半年時間，這與我們現在去火星的時間差不多。等宇航員用了不到1年時間返回地球時，實際上他們已經進入到了未來的時光，因為原來同年地球上的人已經年長他們七八歲了，所帶來的問題是他們再也回不到過去了。這就是時間旅行的魅力，更不用說實現可以回到過去的“無限時間旅行”了。