第十章 虫洞和时间旅行

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第十章 虫洞和时间旅行

人们能旅行到未来或过去吗？

1949年，库尔特·哥德尔发现广义相对论允许新的时空，这首次明确物理学定律的确允许人们在时间里旅行

宇宙相对于何物旋转？答案是远处的物体围绕着小陀螺或者陀螺仪的指向旋转。但是我们现在生存的宇宙是不旋转的

早期宇宙并没有允许时间旅行的曲率。那么，我们在随后的时间里，能否将时空的局部区域卷曲到允许我们时间旅行的地步？

通过费米实验室或欧洲核子研究中心的粒子加速器中的基本粒子的经验表明：我们无法将物质的速度加到光速那么快。这样看，我们似乎无法进行快速空间旅行和逆时旅行，然而，可能还有办法：把时空卷曲起来，就像把一张纸卷起来，在其中间创生出一个虫洞，虫洞就是一个时空细管，它能把两个相隔遥远的几乎平坦的区域连接起来

1935年，爱因斯坦和纳珍·罗森在一篇论文中指出：广义相对论允许时间旅行，但是爱因斯坦-罗森桥（也就是虫洞）不能维持很久，以至于任何东西都无法穿越。然而，有人提出：可以将一个负曲率的时空区域卷曲成马鞍面的样子，所以，人类可以使用负能量密度的物质将时空卷曲成允许逆时旅行的样子

那么，负能量密度的物质从哪儿来呢？以不确定性原理为基础的量子定律，允许在一些地方的能量密度为负，只要总的能力密度为正就可以。

在上几章我们已经得知：“空虚的”空间里充满了虚粒子和反粒子对。如果在它们之间放上两片距离很近的平行金属板，它就像镜子一样，在它们之间只允许具有一定共振波长的虚对，所以，在金属板之间的虚光子数目少于平板之外的虚光子。因此，这两个金属板会遭受的往里挤压的力，而这也就意味着在两个金属板之间的能量密度比它处小，又因为“空虚的”空间总能量必须为零，所以，金属板之间的能量密度必须为负

如果人类能够回到并自由的改变过去，那就会有矛盾（例如回到过去杀死曾曾祖父等）

目前有两种方法解释这个佯谬。第一种是协调历史方法：你回到过去后。并不能做于现状冲突的事，也就是说在那里时间旅行者没有自由意识。第二种是选择历史假说：当时间旅行者回到过去，他就进入和记载的历史不同的另外历史中去，他可以自由地行动，并且有自由意识

第二种选择历史假说也就意味着宇宙有很多很多可能的历史。理查德·费恩曼把量子理论表达成历史求和的方法相类似，但是在费恩曼的设想中，每一个历史都是由完整的时空组成的，但是旅行飞船要留在同一时空即同一历史中，因此历史必须是协调的。也就是说费恩曼的历史求和其实支持了第一种协调历史方法

一个在时间中向前运动的通常粒子等价于在时间中往后运动的反粒子

在黑洞辐射中，反粒子进入黑洞消失，粒子逃逸到无穷远。相反，如果虚对中的粒子落入黑洞，则可认为它是从黑洞出来的在时间中往返运动的反粒子。这就表明量子理论在微观尺度上允许时间中的往回运动

那么，量子理论在宏观尺度上允许时间旅行吗？初看起来是可以的，费恩曼历史求和的设想是指对所有的历史进行的。那为什么我们没有受到历史的影响呢

霍金对此给出的答案是时序防卫，但这也仅仅是个猜想，是说物理学定律共谋防止宏观物体将信息传递到过去。他之所以相信时序防卫有效。是因为在时空中的闭合圈环上运动的虚粒子，可能会变成实粒子，它们会多次通过时空同一点并使能量密度变得非常大。但这样会赋予时空正的曲率，从而不允许旅行到过去

所以，能否进行时空旅行，仍是个未解之谜

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