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您认为时光机器可能发明吗?

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搜星星 发表于 2008-6-5 07:16 | 显示全部楼层 来自: 陕西省西安市 电信
基于目前的时空弯曲和虫洞理论,时光机器不是不可能的,但是有两个问题:并不是回到过去,而是到一个完全不同的世界;通过机器可能无法传输人类,只能传输一些基本粒子之类。
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天道无极 发表于 2008-9-4 02:17 | 显示全部楼层 来自: 马来西亚
小弟曾看过一本关于如何制作时光机的科普著作,有兴趣的大大可以买来阅读参考一下。

書名:如何建造時光機                                                                           
作者:保羅.戴維斯(Paul Davies)
譯者:郭兆林
出版時間:2004年5月1日
出版公司:大塊文化

第一章 如何拜訪未來

就某個層面來說,人人都是時光旅客。即使什麼事都不幹,我們都會分分秒秒被送進未來。不過這種時光旅行沒什麼意思,真正的時光旅客需要在時間上大幅跳躍,比其他人都更快到達未來。

這做得到嗎?

是的!科學家並不懷疑有可能建造時光機去拜訪未來,而且他們得知方法也已經快一百年了。

時間與運動

在1905年的時候,愛因斯坦第一次指出時光旅行的可能性。他率先破壞了自牛頓以來的時間常識,改以自己的相對觀取而代之。

當年愛因斯坦發表狹義相對論時才26歲,那時候他還不是叼著菸斗、灰髮蓬亂、不飾邊幅的大師級人物(這幅模樣成為後來許多故事刻劃狂熱教授的經典模範),而是穿著整齊西裝在瑞士專利局工作的年輕人。在閒暇之餘,年輕的愛因斯坦研究光的運動方式,因而注意到光與物質的運動有不同之處。愛因斯坦只運用了中學程度的數學,便證明如果光的行為如物理學家所假設,則牛頓對於時間的直線想法必定有錯。

從光的運動方式推導到時間具有這項驚人特質,其相關討論在其他書籍中已經相當徹底,不是本書的重點。我們要關心的是狹義相對論的中心思想:

時間有彈性。

時間可以伸展,也可以收縮。

如何辦到呢?只要運動得很快就行了。

所謂的「伸展時間」,究竟是什麼意思呢?讓我再說仔細一點。根據狹義相對論,兩個事件的正確時間間隔,視觀察者移動多快而決定。當我在客廳裏安靜地坐著時,時鐘連兩次報時的間隔或許是一小時,不過如果我移動的話,間隔將會少於一小時。

舉更具體的例子。假設我在紐約登機飛到里約,然後再飛回紐約,而你一直待在紐約甘迺迪機場裏,則這趟旅程的時間對於我和對於你並不相同,對我而言實際上所經過的時間會更少。

這裏有兩點要做說明。首先,我講的不是人們所感覺到的時間長短。你待在機場因為無聊而覺得度日如年,以及我快樂地欣賞飛機上所播放的電影,其中所産生的心理效果不在此討論。心理時間是心理學迷人的主題,但我們現在關心的是物理時間,是不受心智左右的時鐘所測量到的時間。其次,在這個例子裏的時間差距非常微小,只有幾億分之一秒,小到使人們根本無法察覺,不過藉助現代時鐘可以測量到這項差距。

1971年時,物理學家哈菲爾(Joe Hafele)與基廷(Richard Keating)做了證明。他們將高度精確的原子鐘放在飛機上繞著世界飛行,然後將讀到的時間與留在地面上完全一模一樣的時鐘做比較。結果沒有錯:在飛機上的時間走得比實驗室裏的慢。當實驗結束後,飛機上的時鐘相對於地面上的時鐘慢了59奈秒。正是愛因斯坦的理論所預測的數字!

如果我們移動速度不同的話,你的時間與我的時間會不同步,因此很明顯地牛頓所認定的普適、絕對時間是錯誤的。談論現在時間為何並沒有意義,物理學家馬上要問:是誰的時間呢?

重要的是,雖然哈菲爾-基廷實驗是劃時代的創舉,但卻構不成科幻故事的重要材料,因為59奈秒的時間扭曲(timewarp)並不足以來趟冒險。若要得到真正巨大的效果,就必須移動得非常快速。這裏比較的標準是光速,每秒300,000公里!旅行的速度越接近光速,時間扭曲也就越大。

物理學家將因運動所造成的時間減緩,稱為時間膨脹效應。給定速度,以光速除之,平方,用1減去,再開根號,答案是...愛因斯坦的時間膨脹因子!這裏是一張「減緩因子」的圖表,注意這張圖顯示膨脹因子是速度函數,膨脹因子一開始相當平坦,但當接近光速時會直往下降,當到達一半光速時,時間約慢13%,當到達99%的光速時,時間會慢7倍,1分鐘會減少成約8.5秒。

理論上,當到達光速時,時間扭曲會變得無窮大。這是麻煩的徵兆,它實際上是在告訴我們,正常物體無法到達光速,這種「光速障礙」永遠無法打破。「不能比光速快」的規則,是相對論的關鍵結果:

沒有東西可以打破光速障礙!

這不只包括物質物體,也包括波、場變化,以及任何物理作用。它大大破壞了科幻故事,因為縱使光走得夠快,仍然需要花很長的時間才能涵蓋星際距離。例如,最近的恆星在超過四光年以外,意謂著光要花四年,才能從地球到達那裏。銀河系大約100,000光年寬,因而建立並管理星際帝國將會是極緩慢的過程。

不過,有個效應能夠補償光速的限制。由於時間被速度延展了,星際旅行對於太空人會比對於留在地球上控制中心的人員更快。在以99%光速旅行的太空船上,一趟跨越星系的旅程只要14,000年便可完成;以99.99%光速前進,效應更加可觀,這趟旅程只要1,400年便可完成;若是到達99.999999%的光速,這趟旅程在有生之年便可完成。

這樣的速度遠遠超過目前太空船技術所及(我們最好的太空船只到達微不足道的0.01%光速),不過還是有東西能夠以極接近光速的速度行進,這些是次原子粒子,如宇宙射線及放射衰變時所釋放的原子碎片,或是在巨大的對撞機裏所刻意加速的粒子等。我們在以這些粒子所製成的簡單時鐘裏,觀察到極大的時間膨脹。在瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心(Centre Européenne pour la Recherche Nucléaire,CERN)有一具名為大型正子電子(Large Electron Positron, LEP)對撞機的粒子加速器,能夠促使電子達到99.999999999%的光速,這個速度快到只要再加上蝸牛的速度就達到光速了。在這個速度之下,時間膨脹因子會到達一百萬,不過與某些宇宙射線所經歷的數十億倍時間膨脹因子相較,仍顯遜色。

1966年時,CERN進行一系列謹慎的實驗,在一個小型的加速器中讓渺子環繞,以精確測試愛因斯坦的時間膨脹公式。渺子不穩定,會發生衰變,停在桌子上的渺子會以平均2微秒的時間衰變,但是當渺子在加速器裏面以99.7%的光速移動時,渺子的平均生命期延長了12倍。

孿生子效應

運動對時間的效應通常使用孿生子來做說明。故事大概是這樣的:莎莉和山姆決定測試愛因斯坦的理論,所以莎莉在2001年登上火箭,以99%的光速衝向十光年之外的恆星,山姆則待在家裏。當抵達目的地時,莎莉立刻調頭,以相同速度回返地球。山姆看這趟旅程的時間長短為地球上20年,但是莎莉所經歷到的時間卻不同。對她來說,這趟旅程還不到3年,所以當她回到地球時,她發現時間已變為2021年,而山姆比她老了17歲,莎莉和山姆不再是年齡相同的孿生子了。事實上,莎莉已經被運送到山姆17年後的未來。若是速度夠高,你能夠「跳」到未來任何喜歡的日期裏;以99.99999%的光速旅行,不到6個月的時間便可到達西元3000年。

時光旅行與太空旅行運作方式相反。兩點之間最短距離是直線,所以在日常生活中,你要從A到B的最快方式是走直路。但是,當談到時光旅行時,是待在家裏的山姆老得比較多,也就是說,他花更久的時間才到達2021年。而莎莉在快速運動當中,大幅縮短了兩個事件「2001地球年」及「2021地球年」的時間差距。事實上,莎莉來回的速度越快,則兩個事件的時間差距會變得越少。

有些人認為這種孿生子效應很矛盾,因為從莎莉的觀點來看,她在火箭裏靜止不動,而是地球飛離她。不過,其實並沒有矛盾存在,因為莎莉與山姆的情況並不對稱,莎莉是發動火箭加速離開的人,到達目的地星球時她調頭回來,最後減速降落在地球上。這些運動上的改變,使她成為老得較慢的人。

注意莎莉不能夠用這種方法「回到」2007地球年(出發後來回旅行有6年的時間),以便使自己的年紀與山姆變得再相等。如果她倒轉旅程,她將再度跳進山姆的另一個17年之後。高速運動是到未來的單向旅程。

如何利用重力到未來旅行

速度只是扭曲時間的一種方法,重力則是另一種方法。早在1908年,愛因斯坦便開始推廣狹義相對論,將重力效應包括進來。他再度利用光做精妙的論證,提出另一個驚人的結論:

重力會減慢時間。

他到1915年才完全解決這道論證,提出了廣義相對論,擴展了1905年所發表的狹義相對論,將重力場對於時間與空間的效應包括在理論中。

將數字代入愛因斯坦的公式中,會發現地球的重力造成時鐘每300年慢1微秒。這導出一個有趣的結論:

時間在太空中跑得比較快。

雖然沒有多到能讓太空人注意得到(在國際太空站待上六個月,只有幾微秒差距),不過物理學家能夠利用精準的時鐘,測量到這種重力效應。1976年,維索特(Robert Vessot)與列文(Martin Levine)從西維吉尼亞州將一枚載有氫邁射時鐘的火箭發射到太空,然後在地面上仔細監控。幾個小時後火箭墜毀掉進大西洋,上面的時鐘多出約0.1微秒。

甚至,在大樓底部和頂端之間也有非常微小的時間差距。1959年,有人在哈佛大學裏一座22.5公尺高的塔樓上進行實驗,以測試時間扭曲因子。他們利用極精準的核子過程,結果偵測到0.000000000000257%的減緩效應。雖然所測量到的數值很小,卻證實了愛因斯坦的預測。沒有人對這個結果真正感到驚訝,因為物理學家很早就接受了重力對時間的效應。

如果你能神奇地將地球擠壓到一半大小(保留所有質量),地球表面的重力能將變成2倍大,時間扭曲也會變成2倍大。繼續再擠壓下去,則效應會越來越大。當地球的半徑變得0.9公分的臨界值時,時間將會「保持靜止」,沒有東西可以逃脫!這二張圖顯示,當球體壓縮時球面上時鐘所相對應的「減緩因子」。注意到當球體縮小到豌豆大小時,時間扭曲將會變得無窮大。

要將地球所有質量全部擠壓成1立方公分,當然令人匪夷所思!不過在天文物理學中,確實會發生這種驚人的壓縮。例如,當恆星燒光燃料後,會收縮得非常小,小到只有原先尺寸的一丁點兒。有些大型的恆星會突然發生內爆,形成不比曼哈頓大多少的旋轉球體,然而所含有的質量比太陽還大(2*1027噸)。這些塌陷星球的重力如此大,甚至原子也壓碎成為中子,所以又被稱為「中子星」,在金牛座便有這類星球,位於蟹狀星雲不規則擴張氣雲的內部。蟹狀星雲環繞著一個重型恆星爆炸粉碎後的殘骸,中國天文官於1054年觀察該次爆炸並記載下來。

天文學家已經發現更多這類星體,並確認星體表面的重力大到會產生相當程度的時間扭曲,在典型中子星表面上的時鐘,走得會比地球表面上慢30%。所以住在中子星附近(我得承認這個提議很不實際),你便有個打造好的時光機,可以旅行到未來。在那裏過上7年,相當於地球上過了10年。

若是你能夠從中子星表面回頭望地球,將會看到地球上的事情加快速度,就像是快速放映的錄影帶節目一樣。不過,緊鄰你身旁附近的事情,看起來還是很正常,你不會感覺自己是住在快速運作的世界,或是心理時間錯亂地呼嘯而過。

這一切都是真的嗎?是的,沒錯。在天鷹座有一對互相唱和的中子星,它們發射出規則的無線電嗶嗶聲,讓天文學家能夠精準地證實愛因斯坦的廣義相對論所預測的時間扭曲效應。
[img]http://postfiles15.naver.net/20120318_238/khel3d2oat_1332055102951h4t1b_JPEG/%B2%D9%B9%CC%B1%E2_12031801_Prometheus
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小海螺 发表于 2008-9-4 17:45 | 显示全部楼层 来自: 广西玉林市博白县 电信
不做多余的讨论,时间是不可逆的!时光机器不可能发明出来!
听某个知名的天文学家说过,时间呀,只可顺,不可逆,可以去未来,切回不来!(不代表我的观点!)

[ 本帖最后由 小海螺 于 2008-9-4 17:48 编辑 ]
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poweru235 发表于 2008-10-1 21:11 | 显示全部楼层 来自: 北京市丰台区 联通
录像机 照相机 望远镜都能让我们看到过去的东西..
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阿球泡泡 发表于 2008-10-3 01:41 | 显示全部楼层 来自: 湖南省长沙市 联通
原来有篇文章有介绍过原理,
记得是物理光学,电子,磁场,电场,粒子流什么的,很复杂,
不过虽然复杂但是有科学理论,相信只是时间的问题,
所以我觉得有可能!
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sishen 发表于 2008-10-8 17:30 | 显示全部楼层 来自: 浙江省嘉兴市 电信
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青春凝眸 发表于 2008-10-9 21:14 | 显示全部楼层 来自: 浙江省台州市路桥区 联通
估计以后门牌号要换成某年某月某日某时了。
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hiblue 发表于 2008-11-8 19:39 | 显示全部楼层 来自: 广东省深圳市 电信
首先是时间机器没有办法定义,

显然不是测试时间的机器(比如手表),
也不是到另外对象的时间轴的机器(比如回到别人的过去),因为时间是对象的属性,你不可能占用别人的属性,
也不可能是回到自己的过去,因为矛盾(打破的瓶子不可能与它完好的瓶子时候同时存在)。

所以,时间机器本身是不存在的定义。
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evangelion0t 发表于 2009-2-13 23:05 | 显示全部楼层 来自: 北京市朝阳区 联通
我要发明时光机
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TREASURES 发表于 2009-2-13 23:52 | 显示全部楼层 来自: 广东省广州市白云区 电信
李宁........XXXXXX(X就不用说是什么了吧,)
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hamburgerz 发表于 2009-2-16 15:12 | 显示全部楼层 来自: 北京市大兴区 联通
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Eh_thx 发表于 2009-2-16 21:41 | 显示全部楼层 来自: 浙江省衢州市 电信
会有的
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浪淘沙 发表于 2009-2-16 22:06 | 显示全部楼层 来自: 浙江省杭州市 华数宽带
时光机器是无法发明的.
就像夜晚的天空是黑的一样.
晚上为什么会是黑的,因为没有太阳光.
那为什么天上有无数的星星,它们加起来的星光也与太阳相当了,为什么还是这么黑.
因为宇宙的寿命是有限的,恒星的生命也是有限的.所以我们看到的星光是有限的,所以夜晚的天空就是暗的.

同理,高智慧的生物,能存在的时间也是有限的.也许地球人只能存在10亿年,而发明时光机器需要20亿年的时间.所以在地球人发明时光机器前,地球人已经不存在了.
所以我们看不到未来人乘时光机器回来与我们团聚.

宇宙中其它星球上的生命也有限的,在他们发明时光机器前都全死光了.所以他们也没发明出时光机器.所以我们也看不到其他星球上过来的访问者.

最终结论,时光机器是无法发明的.
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scast 发表于 2009-2-19 12:39 | 显示全部楼层 来自: 山东省淄博市 联通
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xiangfu218 发表于 2009-3-1 20:59 | 显示全部楼层 来自: 福建省泉州市 电信
持怀疑态度,因为如果真的能发明出时光机那么宇宙的一切都将发生改变或许会和另一宇宙平行宇宙一起发生改变。。。
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雨夜狼星 发表于 2009-5-27 22:32 | 显示全部楼层 来自: 北京市 电信互联网数据中心
理论上明显是可能的,就是实践起来很困难
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skyczheng 发表于 2009-5-29 18:22 | 显示全部楼层 来自: 河北省邢台市 电信
一切皆有可能!半个世纪以来,科技的发展和时间已经不成比例了!
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gohomeman1 发表于 2009-9-23 10:02 | 显示全部楼层 来自: 浙江省宁波市 电信
支持这个看法,不过去到未来的机器遍地都是,只是效果甚微,比如走路、自行车、汽车、火车、飞机、火箭……只要你的运动速度超过别人,你就已经进入了别人的未来(哪怕只有几亿亿分之一秒)。要进入别人的过去也可 ...
紫月霓裳 发表于 2007-7-24 17:53


支持这个说法。
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风雨过后 发表于 2009-9-23 15:48 | 显示全部楼层 来自: 广东省广州市 电信
既然是以光速为参考,那么就不可能有时光机器,只能期待这个参考物是错误的。
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夏歌长弓 发表于 2009-9-25 00:28 | 显示全部楼层 来自: 湖北省十堰市 电信
不止能发明   我们现在就坐在上面   地球就是  
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