从理论上来说,物理学是否允许我们通过时空穿梭回到古代?
我相信我们都已经习惯了这样的情景:意外地穿越时空,然后用我们的现代知识在遥远的过去做出发现。虽然我们都知道这都是虚构的,但我们不禁要问,在理论上,物理学是否允许我们穿越时空?这样的事情是仅限于人类的幻想,还是真的可以发生?让我们从物理学的角度分析一下这个问题。如果我们把这个问题放在牛顿时代,所有的物理学家都会明确地告诉他,这根本不可能,因为当时人们认为时间是绝对的、永恒的,它对宇宙中的一切都一样,它总是以恒定的速度流逝,既不快也不慢,所谓的 穿越到古代 是不可能的。
然而,科学家们后来发现了一个奇怪的现象——无论从哪个参照系观察,光的传播速度都不会改变。这意味着什么呢?例如,如果我们以一定的速度对着一束光移动,按照常理,相对于我们的光速一定是它自己的速度加上我们运动的速度,但科学家观察到的是,相对于我们的光速仍然是它自己的速度,如果我们背对着光移动,也会得到同样的结果。让我们做一个思想实验:假设一列30万公里长的火车以每秒30米的速度(相对于地面)直线行驶,这时有一个人在火车后面打开手电筒,向火车前面发出一束光。
在这种情况下,如果我们以火车为参照物,光到达火车前部正好需要1秒(注:为了论证,我们在此采用近似的光速,即每秒300 000公里),这显然是合理的。现在,如果我们把参照物换成一个站在火车外面的人(相对于地面静止),那么在1秒之后,光将在火车行驶的300 000公里之外再行驶30米,也就是300 000 000 30米。但问题是,无论参照物是什么,光的传播速度都是恒定的,所以我们得出了一个有趣的结果:对于同一事件(光束从后方到达火车头),火车上的人花了1秒钟,而火车外的人花了1.0000001秒(300000030米除以光速),也就是说,火车上的人放慢了时间。
简单地说,由于光速是恒定的,时间不可能是绝对的。著名物理学家爱因斯坦在他的狭义相对论中指出,物体的速度会影响该物体所经历的时间,并提出了一个公式来描述速度和时间之间的关系,正是沿着这个思路。该公式中t代表物体所经历的时间,v代表物体的速度,c代表光速,t'代表静止参照系所经历的时间。根据这个公式,我们可以计算出,物体运动的速度越快,经过的时间就越慢,如果它的速度超过了光速,那么经过的时间就会变成负数,这意味着在这种情况下,它的时间会逆转。
由此可见,根据这一理论,我们可以通过超光速运动来实现回到过去的目标。然而,物理学明确指出,所有具有静止质量的物质都不能以光速运动,更不能超过光速。因此,物理学似乎不允许我们以这种方式进行时间倒流。然而,我们不必过于沮丧,因为 具有静止质量 实际上意味着静止质量是正的,如果一个粒子的质量是虚的,它就不属于上述物理学的限制。事实上,早在1967年,物理学家范伯格就提出,宇宙中可能存在一种具有虚无质量的粒子,其运动速度可以超过光速。
值得注意的是,相对论、量子力学和超弦理论都允许这种粒子的存在,这意味着物理学在理论上允许这种超光速现象,所以如果我们能找到这种粒子并利用它们,就有可能穿越时空回到古代。根据爱因斯坦的广义相对论,引力的本质是时空的扭曲。一个物体的引力越大,它扭曲时空的能力就越强。这种类型的通道就是我们经常听到的 虫洞。对于时空中的每个点,除了传统的三维坐标(X轴、Y轴和Z轴),还有一个时间坐标,它可以是 现在、未来,当然还有 未来。
未来,当然也可以是 过去。让我们想象一下,一个人通过虫洞从 时间A 到 时间B,如果 时间B 的时间坐标 如果 时间B 的时间坐标是 时间A 的 过去,那么这个人是否在时间上倒退?答案是显而易见的。综上所述,通过以上从物理学角度的分析,我们可以认为,在理论上,物理学允许我们穿越时空回到古代,在遥远的未来,当人类对宇宙的物理规律有了更深的了解,也许真的可以实现这样的事情。
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