分享
《时间旅行基础指南》
时间旅行基础指南
崔罗石    来源社团:中国海洋大学海洋生命...
得票 440 阅读 2714 评论 2
先看评语
· 选材经典,是受众所乐于接受的题材。能够将复杂的概念用大众容易接受的方式讲出来,然而语言风格较浮夸,调侃过分。文章未能解释某些基本概念,结尾结论较武断。 · 文笔俏皮。文中用“时空坐标系”解释洛伦兹变换并不成功。一些专有名词应该给出解释而不是一带而过,如:“光速是不可被超越的(但波的相速度是例外”——这里应该解释一下何为“波的相速度”。 · 我完全不知道作者想要说什么。但我至少读到了一连串的问题。首先,写作的风格严重受到微信传播的不良毒害。有些传播文章阅读量极高,用故弄玄虚和不严肃的调笑推动内容。但这不意味着阅读量代表着一切。尤其是训练科普写作的时候,要尽可能避免这种风格。第二,作者混淆了狭义相对论和广义相对论。洛伦兹变换是狭义相对论的范畴,和1915年的广义相对论没有关系。第三,作者对黑洞的理解还很不够,对黑洞的粗糙的描述没有办法和时间旅行有很好的联系。最后,是不是一定可以在时间轴上逆行,作者为什么可以那么肯定? · 文章从人们一直热衷的时间旅行概念入手,简单明了的介绍了一些天文学相关概念,特别是对于广义相对论的核心思想解释非常的不错,辅助理解的图示也很有帮助。略微有点遗憾的是,为了更加亲切的阅读感,作者的语言表达过于随意,反而破坏了文章的风味,一篇优秀的科普作品,并不需要和读者们套近乎,就应当如同一位亲切的友人,在秋风四起的夜里沏上一壶茶,静静的诉说着他的故事。 · 非常好的一篇科普文章,主题从当下的热门话题和所有人向往的时空穿越入手,文中使用的文字朴实但不失科学,准确且缺少术语,诙谐又保持严谨。作者是一位非常具有想象力的作家,利用了传说、故事、时下流行的语言、段子,写就了一篇科普小文。非常期待能够看到此文的长篇版。希望作者能保持这样的文风,写出不严肃的严谨科普文章。

从你打开这个指南这一刹那起,恭喜你,你已经成为一名时间旅行者了。嗯……起码已经是时间旅行尝试者了。

从人类开始产生后悔情绪起,时间旅行的概念已经悄然在人们的心中诞生了。或许当时的人们还完全不知道什么是时间旅行,甚至连空间上的旅行也局限在十公里范围内,但当第一个人懊悔地说:“我要是当时……”很好,他已经开始尝试时间旅行了,虽然只是口头上的。

而现在,随着科学的不断进步,人们对时间的本质有了深刻的和全新的认识,时间旅行这一概念早就在科学家和普通人之间流传。因此,这篇基础指南的意义就是希望正在阅读的你们能掌握所有的时间旅行的可能方式,每种都尝试几遍,多试几次,万一哪次成功了呢?

没错!我们一次也没有试过!而且也没有任何证据证明有人成功过!所以就靠你了少年!

下面,就是传授秘籍的时候了。

少年郎,我这里有三种时间旅行秘法要传授给你。

朴素的唯心主义时间旅行

这是人类想出的第一种时间旅行的方式,或者说,第一类。这种方式是所有方法之中最简单的,需要的只不过是运气而已。如果你好运结识了一只带有时光机的哆啦A梦或者就恰好遇到了玄幻小说中那种劈不死人但是能把人带回几年前的那种闪电,那么恭喜你,伟大的时间旅行者,你成功了。不过这种方式一点也不科学,我们毕竟是一篇严肃的科普性质的指南,就不多说这个了。

但千万不要小看这个方法,想象是人类在时间旅行方面做过的最早最伟大的突破,它是所有时间旅行尝试的第一步。在以后的日子里,人类在对时间的探索上越走越远,发现了更多有可能有希望的时间旅行方式,而这是一切的开始。

Image title

哆啦A梦和你

只要我跑得足够快,我就能回到我的年少时光

有句俗话:只要我跑得足够快,我的忧伤就追不上我。这句话不仅是一句鸡汤而已,这有着深刻的道理和科学依据。只要你能够回到忧伤发生的时间节点之前,你就永远也不会感到忧伤。而要回到过去,你的速度一定要超过光速。

这也是人类继朴素的唯心主义时间旅行之后想出的第二种时间旅行方式。

1915年,爱因斯坦发表了广义相对论,物理学从宏观低速的牛顿时代逐向微观高速过渡,而在这个过程之中,最令时间旅行(尝试)者兴奋的一个新发现是:根据爱因斯坦的理论,速度越快,时间越慢。

可能会有新手旅行者不明白,时间和速度是怎么扯上关系的?那么容我简单解释一下,免得你们最后成功了也搞不清楚为什么,挺尴尬的。

首先,爱因斯坦的理论中有这么一条原则:光速不变。想象一下,你拿着一只手电筒,以5m/s的速度向前行走,而光速是299792458m/s,你觉得这个时候手电筒光的速度应该是299792463m/s,但实际上,还是299792458m/s。这也就是说,光速不会因为任何物体的相对运动而改变。这时,另一个问题出现了:速度的定义是物体在单位时间内于空间中的位移,如果光速要保持不变,那么只能是时间空间出了变化。

在宏观低速的情况下,运动和不运动的你除了喘气和流汗之外,不会有什么大的变化。但假设你是以接近光速的速度在运动呢?

如果这个时候我还能清楚的看见你并且不觉得辣眼睛的话,我就会发现一个奇异的现象:你会变得很扁,并且你的手表指针会转得极慢,而你自己却不会觉得有任何问题。这就是著名的“尺缩效应 ”和“钟慢效应”。我就不把公式列出来给你看了,你应该也不会在乎这些。

还不明白吗?那我再换种方式说。假设把三维空间合并成平面直角坐标系的一条横轴,把时间作为纵轴,那么所有的物体在这个时空坐标系内都是以光速运动的。

Image title

时空坐标系

就像上图所展示的那样,所有的物体在这个坐标系之中都是以光速运动的,如果你在空间中静止,也就是在时间轴上以光速运动,这就是你现在坐着看这篇指南时的感受。但当你在空间中的速度逐渐提高时,你在时间上的速度就会减慢,即你的时间流逝会减慢。这样,当你在空间中的速度逐渐接近光速时,时间就在你身上停止了。我相信大部分人都会注意到这样一件事:那如果我跑得比光还快,我岂不是就能回到过去了吗?没错!说了这么多,这就是本指南要交给你们的第二种时间旅行的方式:只要我跑……算了,就叫超光速好了。但是!作为一本有良心有节操的指南,还是有一些注意事项要告诉你们的。首先,要通过超光速进行时间旅行的难度在于,你跑不了那么快。你可能觉得我说的是废话,跑不了那么快骑自行车呗。我不是这个意思,我是说,无论如何,你都没办法超过光速,甚至连达到光速都不太可能。到现在为止,地球上速度最快的人造飞行器是Helios2探测器,它环日的平均速度达到了惊人的70000m/s,这已经是人类所达到的极限了,但是如果和光速比起来呢?嗯……0.023%光速。可是你的目的是让这个速度变成现在的四千多倍,即使全世界所有的科学家累到吐血也做不到啊。你可能觉得过多少年科技进步或者发射更小的东西就能做到,那好我们来看一张图。

Image title

无论技术如何变化,物理定律是一定的。如果你不喜欢物理,那么你不用在意纵轴上的γ代表什么含义,总之它是与物体质量正相关的一个因子。从图中你能清楚地看到,随着物体速度的提高,它的质量(γ因子)上涨速率越来越快,当速度趋近于光速时,质量几乎是无限大的。而日常的经验告诉我们,物体越重,要推动它的力就越大,这也就是说,要把任何一个物体加速到光速,都是一件几乎不可能的事情,而超越光速?甚至比我减肥还要难。

也许你甚至不愿意看上面这一段麻烦的推理过程,那我换一个角度给你解释好了。

根据相对论,物体的速度越接近光速,它的时间就越慢;根据相对论,光速是不可被超越的(但波的相速度是例外,不过因为其不携带任何信息,因此并不违背相对论)。这其中的问题就在于,你希望通过超越光速来使时光倒流,但是如果你真的超越了光速,则证明了相对论是错误的,那么第一条就是错误的,那么你就无法使用这一条理论来回到过去。

是的,很绕。但是我想你应该听懂了。

“说了这么多原来不行啊!那你干嘛要讲啊!”

我已经预料到了你的咆哮。

但或许你是电你是光你是唯一的神话嘞?还是有成功的可能的嘛。虽然这样说的话,应该算是朴素的唯心主义时间旅行……

Image title

为了防止作者被人打,我们抓紧进入下一部分教程,大家放心,这次非常靠谱!

众妙之门

在这部分教程里,最重要的道具的名字你会经常听到。

每天清晨,天刚蒙蒙亮,无数的老太太提着袋子出发了。她们组织有序,手脚灵活,目的明确。她们打着去买菜的幌子,走到菜市场,看似漫不经心的拿起一把青菜,然后和接头人对出暗号:“师傅,你这个菜叶上面有……”

虫洞

对,在这一部分,我们要讲的就是如何利用虫洞进行时间旅行。但是我们要用到的虫洞和上文那个除了名字以外毫无相似之处。Image titleImage title

虫洞和虫洞

我们所要讲的虫洞,学名叫做爱因斯坦-罗森桥,顾名思义,是爱因斯坦和罗森爱情(好吧好吧,智慧)的结晶。它是宇宙中连接两个不同时空节点的捷径。

举个例子,要在白纸上的两点之间找到一段最短的路径,该怎么做呢?大部分人的答案会是画一条直线。但也有一部分人选择把纸折叠起来,让两个点重合在一起。时空并不是平坦的,有时也会如一张白纸一样出现弯曲,并在两个点之间形成一道“桥”,这座桥就是虫洞。

如果我们能找到一个大小足够我们穿过的虫洞,那样就可以去到另一个不同的时空节点了!时间旅行就此完成,轻松而惬意,美滋滋!

看起来似乎我们找到了一条轻松而有效的捷径呢,但事实真的如此简单吗?

当然不是啦要不然早有人完成了哪轮得到你开创历史。

原理虽然很简单,但想要完成这样一次旅行,可不是想象中那么容易。

首先,巨大到足以留给我们通过的虫洞少之又少,这样的虫洞基本上都是大爆炸的产物,人类先驱者们到现在为止仍然未发现任何一个大小足以旅行的虫洞。量子黑洞倒是在真空中不断出现和湮灭,但是大小却只够允许基本粒子通过,你总不能把自己打碎成基本粒子送过去再重新组装吧。

其次,就算你找到了由两个史瓦西黑洞(就是你平常所说的黑洞)“拼接”成的大型虫洞,但有一个问题你是一定绕不开的:黑洞具有的引力场。我想你一定知道,黑洞是一个密度巨大的天体,以至于连光也无法逃逸出它的引力场。你想要简简单单通过黑洞这道门,一定会被引力撕成基本粒子,在欢声笑语中打出了GG。但是万一呢?万一在不久的将来,你在阅读本指南时已经有了某种能抵消引力的装置,使你能顺利通过虫洞的大门,你是否就可以进行时间旅行了?还不行。天文学家告诉我们,黑洞的核心是一个密度无限大的奇点,两个之间形成的“隧道”极不稳定,这样的虫洞会在瞬间崩塌,甚至连光本身也来不及跨过这段隧道。就好比你开着车,载着你心爱的wife,刚过了收费站结果路给塌了,你就说气不气!

但是事情依然有一定的转机。除了史瓦西黑洞,另一种类型的黑洞也进入了我们的考虑范围:克尔黑洞。和史瓦西黑洞不同的是,克尔黑洞的中心是一个奇环而非奇点。

Image title

克尔黑洞

正如上图中展示的这样,只要你不撞上中心的奇环,理论上就能够穿过克尔黑洞,到达另一个时空节点。但是就像菩萨告诉三藏法师走完西行路便能得真经一样,路上的艰难险阻也不是容易解决的。黑洞无论如何都算不上是温暖的港湾,虽然克尔黑洞中的潮汐力没有史瓦西黑洞那么汹涌,但也不是地球上的海洋那个量级的,要防止潮汐力把你撕成碎片已经是一件令人头疼的事情。

还有,黑洞之中充斥着大量的高能粒子,这些高能粒子能让你像放在微波炉中的袋装牛奶一样炸成碎片,甚至连一点痕迹都留不下来。

除此之外,要维持克尔黑洞中心奇环的稳定,我们也需要交大量的“养路费”——负能量。要说清楚负能量是什么,又得是一篇复杂的文章了,我们在此不多讨论。总之,要维持奇环的稳定,你需要大量的携带负能量的“奇异物质”作为养路费,但“奇异物质”之所以叫这个名字,就是因为科学家还没完全搞明白这到底是个什么玩意,所以我们肯定是没办法得到大量的“奇异物质”来稳定奇环啦。大概只有比我们发达许多倍的高级文明能够如此奢侈。

啊呀,似乎又介绍了一种不太可能实现的方法呢。

至此,本指南的内容已经接近了尾声。我相信大多数读了这篇指南的读者都会想找作者谈谈心,交流一下人生。

但是我想告诉你们的是,我知道这些方法看起来似乎都不太可能实现,但未来呢?我希望能读到这里的读者都对时间旅行抱有足够的信心和勇气。

自从宇宙诞生以来,世界每一个瞬间都在向未来时间旅行,时间每过一秒,宇宙就向未来旅行了一秒。所以我相信未来总有一天我们也能向过去时间旅行。因为会有一位又一位怀着伟大志向的时间旅行者为此付出一生去研究、实验、探寻。人类的过去只有大概三百万年,但未来还有很久,我们有足够久的时间来向不相信的人证明,时间旅行是可行的。

亲爱的读者们啊,要相信,时间并不神秘,它和空间的某一个方向一样,只是宇宙的一个维度,是坐标系并不特殊的一轴,我们能在空间中前进和后退,就能找到方法在时间中前进和后退。

未来如果有某个时间旅行者看到这篇指南,希望您能在百忙之中告诉我这个消息。不过当我打完这句话还没有人来告诉我,那应该是没有时间旅行者看到了。

最后,本着科学的精神,我再提出一个细思极恐的问题给你们,问题的来源是一篇不记得名字的科幻。如果你时间旅行回到了你时间旅行开始的前一瞬间,会发生什么?

-完-
我要评论
追星逐月 2017-11-17 15:47
时空旅行更贴切点吧,说道指南,可以加入一些畅想建议,不然读着像是可行性研究,作为科普文章,个人感觉严谨性还不够(儿童科普还差不多),加油,科普工作是有必要的
崔罗石 2017-10-25 10:21
有没有人喜欢的?说点什么吧,评论空空荡荡的好无聊啊。
科普作品
时间旅行基础指南
| 目录  (共1章)
评委点评 评语汇总

选材经典,是受众所乐于接受的题材。能够将复杂的概念用大众容易接受的方式讲出来,然而语言风格较浮夸,调侃过分。文章未能解释某些基本概念,结尾结论较武断。

2017-11-08 19:32 匿名 ——

文笔俏皮。文中用“时空坐标系”解释洛伦兹变换并不成功。一些专有名词应该给出解释而不是一带而过,如:“光速是不可被超越的(但波的相速度是例外”——这里应该解释一下何为“波的相速度”。

2017-11-04 15:27 匿名 ——

我完全不知道作者想要说什么。但我至少读到了一连串的问题。首先,写作的风格严重受到微信传播的不良毒害。有些传播文章阅读量极高,用故弄玄虚和不严肃的调笑推动内容。但这不意味着阅读量代表着一切。尤其是训练科普写作的时候,要尽可能避免这种风格。第二,作者混淆了狭义相对论和广义相对论。洛伦兹变换是狭义相对论的范畴,和1915年的广义相对论没有关系。第三,作者对黑洞的理解还很不够,对黑洞的粗糙的描述没有办法和时间旅行有很好的联系。最后,是不是一定可以在时间轴上逆行,作者为什么可以那么肯定?

2017-10-24 15:08 高爽 ——

文章从人们一直热衷的时间旅行概念入手,简单明了的介绍了一些天文学相关概念,特别是对于广义相对论的核心思想解释非常的不错,辅助理解的图示也很有帮助。略微有点遗憾的是,为了更加亲切的阅读感,作者的语言表达过于随意,反而破坏了文章的风味,一篇优秀的科普作品,并不需要和读者们套近乎,就应当如同一位亲切的友人,在秋风四起的夜里沏上一壶茶,静静的诉说着他的故事。

2017-10-23 00:57 高婧洁 ——

非常好的一篇科普文章,主题从当下的热门话题和所有人向往的时空穿越入手,文中使用的文字朴实但不失科学,准确且缺少术语,诙谐又保持严谨。作者是一位非常具有想象力的作家,利用了传说、故事、时下流行的语言、段子,写就了一篇科普小文。非常期待能够看到此文的长篇版。希望作者能保持这样的文风,写出不严肃的严谨科普文章。

2017-10-20 16:30 匿名 ——

时间旅行是很多人非常感兴趣的一个话题,作者从这个角度切入让人十分有阅读的兴趣。作者对天文和物理的知识掌握的很扎实,配合幽默的语言,让整篇文章不失为一篇科普佳作。

2017-10-20 00:14 匿名 ——

这篇文章充分体现了作者的天文物理功力和文字驾驭能力——很多复杂的、所谓“微观高速”的物理现象及其背后的原理,挑战和冲击我们的常识性理解,但作者对很多生活化的比喻信手拈来,用娴熟的语言文字做了解释,十分有助于读者在阅读中获得乐趣、掌握实质。本文切入点较为精巧,内容节奏紧凑,思想性较强,相信会具有很好的传播力。美中不足的是,部分网络语言级的调侃文字使用不是很恰当,对行文完整性造成了一定的破坏,可以进一步精简凝练。

2017-10-19 15:43 匿名 ——

本文选取的题材十分新颖,以“时间旅行”作为写作对象,吸引读者。文章从最开始人们对时间旅行的想象开始写起,逐渐深入进入主题,层次分明。语言也很幽默,如“超越光速甚至比我减肥还要难”,能增添读者的阅读乐趣,使文章不会枯燥无味。总体来说本文是一篇科普佳作。

2017-10-17 18:23 匿名 ——

请用微信扫描下方二维码 ×
打开微信,点击底部的“发现”,
使用“扫一扫”即可将网页分享至朋友圈。

点赞拉票需在微信中进行!

请用微信扫描下方二维码

欢迎登录

记住我忘记密码戳这里

登 录

没有账号点此注册