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时空旅行是很多人的梦想 , 我们常常幻想着有朝一日能前往未来 , 或者回到过去 。 回到过去重温那些美好时光 , 同时也可以修正自己曾经犯下的错误 。
如今我们已经实现了一半:人类已经能够穿越到未来 , 但这里的“穿越”并不是绝对的 , 而是相对的 。 因为无论是以什么形式穿越到未来 , 在你自己的参照系里 , 时间的流逝速度总是保持不变的 , 变的只是其他人或其他事物的时间流逝速度 。
这也是狭义相对论中的时间膨胀原理 。
狭义相对论是基于两个前提提出来的 , 其中一个重要前提就是光速不变原理 , 无论你的运动速度多快 , 也不管在任何参照系中 , 你总会看到光以恒定的速度运动 。
这个原理会带来一个迷人的结果:如果一个人相对于你在运动 , 他的时间就会变慢 。
想象一下 , 有这么一个光子时钟 , 光在两面镜子之间来回运动的时钟 。 一个人的运动速度越快 , 光横向移动的距离就会越远 , 这个人的时钟就会变得更慢 。
由于运动是相对的 , 你的时钟在这个人眼里也会变慢 。
但到底是谁的时间更慢呢?当你们再次相见时 , 你们中的一个人总会变得更老 , 到底是你更老还是那个人更老呢?
其实这就是“双生子佯谬”的核心问题 , 如今我们早已知道答案:如果一开始你们在同一参照系 , 比如在地球上 , 你待在地球上 , 另一个人乘坐飞船做星际旅行 , 之后返回地球 , 那么他的时间就会变慢 , 他会变得更年轻 , 而不是你变年轻 。
如果他的速度非常快 , 无限接近光速 , 那么当他返回地球时 , 会发现你的时间已经过去了几年 , 几十年甚至更长时间 , 有可能那时你早已不在了!
他甚至会看到地球和太阳系的毁灭 , 乃至宇宙的毁灭......这取决于他到底有多接近光速!
也就是说 , 亚光速飞行可以让一个人前往未来 。
但与前往未来相比 , 回到过去显得更难 。 狭义相对论中的时间膨胀原理可以让我们前往未来 , 但如果我们想要回到过去 , 就需要广义相对论的帮忙了 。
广义相对论强调 , 时空并不是绝对的 , 物质和能量可以影响周围的时空 , 可以扭曲 , 折叠时空 , 甚至在时空结构上创造一个回路 。
不过这仅仅是理论上的分析 , 而且更多地体现在数学描述上 , 但数学并不等同于物理和现实 。 操控周围的时空需要极大的能量 。
【我们能前往未来,但为什么不能回到过去?】而且 , 即便我们能回到过去 , 也很难避免“祖父悖论”的产生 , 大自然并不反对我们前往未来 , 但总是想尽办法阻止我们回到过去!
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