1.過去與未來
時間旅行的目的,主要是嘗試回到過去或探索未來,例如科學家馬雷克,致力發明時間機器,便是想回到過去、阻止父親的猝死。至於旅行到過去或未來,各有其方法,主要整理如下:
(1)回到過去─時間機器、彎曲時空、超光速、封閉類時曲線
(2)旅行未來─時間機器、彎曲時空、時間膨脹效應
然而,時間旅行的可行性,至今尚未成定數,所衍生出的種種悖論,將在下一章節詳述。
(*時間旅行是否可行?如果你被困在黑洞裡,藉由超光速或蟲洞逃脫,但是你是否曾想過:逃脫後你便會返回原本的時間、過去,因而重困黑洞)
3.佛萊的時間旅程圖
這次故事的人物是一位被低溫冰凍了一千年的披薩快遞員佛萊,以及一個為達目的而不擇手段的聰明機器人班德。公元3001年,兩人搭乘時光機回到了1947年新墨西哥的羅斯威爾,時光機降落時(事實上是墜毀),班德被炸得身首異處,還好佛萊撿到了他的頭,至於他的身體,則被誤認為飛碟─沒錯,就是我們這個時代美國政府力圖掩飾的飛碟(即羅斯威爾事件)。在羅斯威爾陸軍基地裡,佛萊找到了他爺爺,卻不小心將他誤殺,他在安慰自己奶奶時,突然恍然大悟,既然自己還活著,那麼這女人就不可能是他的奶奶!隔天早上佛萊發現,這女人是她奶奶沒錯,而他卻在不知不覺中變成了自己的爺爺。在佛萊等人逃離羅斯威爾的過程中,班德的頭掉出太空船,這群人只好被迫逃回原來時代,也就是31世紀。後來佛萊恍然大悟,班德的頭一定還在沙漠裡(沒錯,它一直在沙漠裡),於是這行人趕緊回去挖出頭來再接回班德身上。所以,佛萊成了自己的祖先,班德擁有一顆比自己身體老上一千歲的頭,雖然聽起來荒謬,但目前我們並沒有任何科學上的實質證據認為不可能。
4.蟲洞實驗室
有位男生名叫鮑伯、女生名叫艾莉絲。鮑勃在蟲洞實驗室中,透過蟲洞看到愛麗絲只在數公尺外而已,但事實上,艾莉絲是坐在窗外發射台上的火箭裡,艾莉絲也可以從火箭內看到鮑伯。他們約定,艾莉絲會以十萬公里的速度繞太陽系飛行一圈,兩星期後準時回來。但是,鮑伯發現艾莉絲每次回來,總是認為自己度過的時間比地球上度過的時間短,原來,假設沒有蟲洞,鮑勃不會知道艾莉絲已經降落,對他而言,艾莉絲的旅程要花十五天,但是她卻早一天回來。這也就是時間膨脹的理論。
5.短蛀孔
時間在通過蟲洞時如何決定它自己的連結方式?科學家索恩想了以下一個例子:假定有一個蟲洞,超空間內的長度僅有30公分、洞口直徑皆為2公尺,想像它位於我家中。我從洞裡爬過去,感覺自己很快便從另一端出來,事實上,我的頭爬出第二個洞口時,腳還留在第一個洞口外面。這似乎意味著,坐在屋裡的觀測者會看到,我的頭從第二個洞口露出來時、我的腳正往洞裡爬。假若真如此,那麼時間在「穿越蟲洞」與在蟲洞外面的「連接方式」是一樣的。
(上圖:穿越短蛀孔示意圖 / 右上圖:短蛀孔模擬圖)
6.蟲洞與時間旅行
以下例子,背景是人類已成為無限發達的文明:假設我和我的科學夥伴在家中找到一個很短的蟲洞,我們把洞口放在起居室、另一個洞口放在門前草地上的家庭飛船。這個思想實驗將呈現出,時間通過任何蟲洞的連結方式,實際上依賴於蟲洞過去的歷史,但為簡單起見,我假定對方和我得到蟲洞時,通過蟲洞內部和通過外面宇宙的時間連結方式一樣;換句話說,假如我爬過蟲洞,我的朋友、我本人、和每個觀測者都會認為,我從飛船上露出來的時刻與從起居室爬進去的時刻幾乎是相同的。接著,我留在一個洞口的家裡,我朋友帶著另一個洞口乘著飛行船高速去宇宙旅行,然後回來,這趟旅行全程我倆的手都通過蟲洞握在一起。我朋友於2000年1月1日上午9點整出發,這時間是她自己的,也是我們地球上每一人所測量的。她以近光速離開地球,以她測量的時間,她旅行了6個小時便掉頭回來,約於出發後12小時回到我家院前的草地。我通過蟲洞注視著她的全程,顯然她真是從1月1日晚上9點整回來的,我通過蟲洞還看見了她身後的草地和房子;然而我實際往窗外看去,只見空空的草地,沒有我的夥伴和另一個洞口。假如有一台遠端望遠鏡,我會看見對方還在遠離地球的航行中,從洞外面的宇宙看,根據地球上的測量,這趟旅行還需要10年,這便像「孿生子弔詭」。
於是,我回到正常生活,終於等到2010年1月1日,我的夥伴遠航回來了,我出去迎接她,就和我預期的一樣,對她而言只過12小時、而非老了10年。她坐在飛船裡,手伸進蟲洞握著另一人的手,我站在她身後從洞裡看去,看到握著她的手的那人便是我自己,年輕10歲、正坐在2000年1月1日的房間裡。蟲洞變成了時間機器,假如此時(2010年1月1日)我從飛船的這個洞口爬入,那麼我會在2000年1月1日從屋裡的那洞口出來,與年輕的自己相會。也就是說,從一個方向穿越蟲洞我會年輕10歲、從另一方向穿過則我會老10年。然而,我們都無法利用蟲洞回到2000年1月1日晚上9點以前,也就是說,我們不可能退回到時間機器啟用以前的時間。
7.時光旅行者都在哪裡?
假如未來的世代成功發明了時光機,應該會有很多人想回到二十一世紀來,我們應該會見到旅多未來訪客才對。但究竟為何我們都無法見到這些時光旅行者?大致有以下原因:
(1)由於某些尚未發現的物理定律,使得回到過去的時光旅行尚不可行。
(2)時光機最多只能回到它被啟動的那一刻,若要回到時光機發明以前的時間,唯一的方法就是透過自然產生、且已存在很久的黑洞或蟲洞。
(3)自然產生的時光機已發現,但基於多重宇宙論,我們的宇宙運氣不好,沒有時光旅行者來訪。
(4)也許時光旅行者想回到比二十一世紀更美好、更安全的時期來探訪。
(5)來自未來的時光旅行者已存在於我們周遭,只是保持低調,一直沒被人類發現而已!
大體而言,上述多種原因之中,部分科學家較為同意第二點,至於其原因,我們也藉由本頁的故事探討過了。時間旅行除此之外,尚有許多窒礙難行之處,我們將在下章節一一討論。
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