今年热播剧《开端》里,一辆公交车发生了爆炸,主角俩为了找出爆炸的真相拯救车内的人,一次次回到公交车爆炸前去排查,并一次次失败后又再次一次次回去排查……这是电视剧里的故事,在现实中可能吗?
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回到过去的理论可能性回到过去改变过去这个话题很早就存在,自人们从爱因斯坦的相对论在时空几何中发现时空的BUG,在科学上提出了回到过去的可能性,人们对此的讨论就乐此不疲,相关科幻小说和影视作品层出不穷,而《开端》也是其中之一 。
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很多科学爱好者在提到回到过去时,都会坚定地认为这不可能,这不科学……但其实在一套全新的时空理论——相对论里,我们就能得到一种科学的时空穿越可能性 。
上世纪初,爱因斯坦提出了划时代的狭义相对论,统一了时间和空间,并在随后提出的广义相对论中统一了时间、空间和质量、能量的关系 。后来科学家在研究他的理论时发现,他的理论给出了时间穿越回到过去的多种可能性!
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【怎么穿越时空回到过去方法 真的能穿越回到过去吗】在相对论里,回到过去存在多种可能的形式,比如超光速运动、虫洞时间机器、闭合类时线、白洞内的逆时运动……
狭义相对论下的时间逆转——超光速运动狭义相对论改变了过去数千年关于时间和空间的认知,它把时间和空间统一了起来,并与物质的运动建立了关系,当物体在空间上的运动速度趋近光速,时间会变得越来越慢,这样推论下去,在达到光速时,时间就会停止 。
那么继续推论下去呢?当超过光速,是不是就该时间倒流——在时间上倒着走了?
虽然在狭义相对论里,由于时间膨胀和质量膨胀的共同作用下,物体是无法通过有限加速达到光速的,但这并不影响我们的脑洞(^_^) 。
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广义相对论下的时空BUG——虫洞虫洞是广义相对论的弯曲时空下运行存在的一种几何结构,它能连接两个不同的时空区域,而这两个时空区域的时间流速如果存在差异我们就可以通过这种差异实现时间穿越回到过去 。
在相对论下,无论是引力还是运动速度,都能产生这种时间流速的差异,电影《星际穿越》的科学顾问,诺贝尔物理学奖得主基普·索恩就据此设计了一种时间机器:
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在同一空间里制造一个普通的时空虫洞并得到一对洞口A和B,把其中一个洞口A留在地球,另一个洞口B带上亚光速飞船飞离地球一段时间,比如10年后回到地球 。
由于飞船上的时间膨胀效应,使两个洞口经过的时间不同,比如地球上的洞口A过去了10年,而洞口B则只过去了1年 。
这样,两个洞口就存在9年的时间差,这时,我们从B洞口进去,就会回到9年前从A洞口出来,这样就实现了时间穿越 。
而如果我们从A洞口进去,则会在9年后的B洞口出来……一台时间机器就这样制造出来了,不过从上面的描述你能看出来,这个时间机器最早只能穿越到制造这个虫洞的时候,不能更早了……
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而这个穿越方案的问题就是:怎么制造这个虫洞和怎么让亚光速飞船带走洞口B 。
无限时间循环——闭合类时线在广义相对论里还有一种诡异的几何结构,在黑洞内的特殊条件下,时间维度会产生闭合,形成一个闭环!比如在高速自旋的克尔黑洞的奇环(黑洞奇点在高速自旋离心力作用下变成环状)内,就会产生这样的特殊时间闭合区 。
在这个闭环内你能从任意时间进去,又从任意时间出来 。但是理论上这样的奇异区域只能产生于黑洞内奇点附近,而黑洞视界把黑洞内和黑洞外隔绝了,因此,闭合类时线造成的因果律破坏并不影响外界宇宙 。
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不过有科学家曾经提出过,在特殊的物理条件下,视界可能会消失使奇点裸露出来,比如克尔黑洞的自旋超过阈值就会使奇环的半径超过了视界半径从而裸露在外界宇宙中,他们称之为裸奇点 。
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