时间旅行

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時間旅行或稱時空旅行時光旅行穿越時空等,泛指人或者其它物體由某一時間點移動到另外一個時間點。事實上,所有的人都順著時間一分一秒的自然前進,所以時間旅行單指違反這種自然時間變化的方式:要不就是大幅度的前往未來,要不就是回到過去。

時間旅行不能避開的問題是因果的問題。有時也會把向過去傳遞信息稱爲時間旅行。“向過去傳遞信息”這種行爲也會造成對因果論的違背。

時間旅行常常作為戲劇或者小說中,將人物放在不同時空中的手段。科幻小說中也常常會以時間旅行作為主題。

一般認爲大幅度的前往未來在物理上可能,這只要坐上足夠快的飛船就行了,这种时空旅行的结果可由狭义相对论计算。利用万有引力也是可以的(坐在引力场极强的地方),这种计算涉及广义相对论。注意这里指的是已经发现的自然规律提供了这些方法,这并不是说从技术和资金上,人类已经可以完成这些事情。人类可以把微观粒子送往未来(可以用粒子的半衰期来检验),但把宏观物体送往(较大幅度的)未来尚未能实现。

没有物理定律明确表述回到过去(即使小幅度)是可能的。有一种说法是只要超过光速,就能回到过去。这一般是科幻小说的假想和大众媒体中的误读:光速不可超越是相对论所设的前提条件,并且此限制体现在方程中,若光速被超越(姑且认为这是可能的),则相对论失效,不能作出任何预言。若承认相对论正确,则不可能通过超越光速(因为相对论说光速不可被超越)的方式来完成回到过去的目标。(但这并没有否认用别的方式来完成的可能性)

相對論聲稱不能使物體的速度超過光速,但沒有禁止有“一直比光運動更快”的物質存在。如果有這種物質,且人類能用它來傳遞信息,則也能用它來向過去傳遞信息。

另外在廣義相對論裡面,有一種封閉類時曲線(closed timelike curve, CTC)可作為回到過去的時空旅行理論,根據數學家哥德爾的計算這在理論上正確,目前仍由理論物理學家研究中。

物理上,也會以時間旅行作為思想實驗的工具,來檢驗一些理論(如相對論量子力學)可能產生的推論。現在人類還沒有時間旅行(这里指的是回到过去,或大幅度的前往未来)的能力,也沒有任何成功的實驗。但這並未否認回到過去是不可能的。

時間旅行的科學理論[编辑]

根據愛因斯坦相對論,在某些狀況下,比方說在不同的速度重力下,兩個物體之間時間流動的速度會不同。這在某種意義上,可以稱得上是「天上方一日,人間已千年」的時間旅行。但是這類的方式,只能讓你前往未來,而不能讓你回到過去。這種單方向的時間旅行與傳統上在科幻中的典型「時間旅行」並不相同。科幻中的時間旅行往往會有較多的自由(當然為了戲劇性,也會有所限制)。

根據狹義相對論,時間是可以伸展和收縮的,視觀察者移動多快而決定。舉例,假設A在紐約登機飛到里約熱內盧,然後馬上再飛回紐約,而B則一直在紐約甘迺迪機場裡。這趟旅程所費的時間對於A和B並不相同,對A而言,實際上所花的時間會更少。在一九七一年時,物理學家喬·哈菲爾(Joe Hafele)和理查·基廷(Richard Keating)做出証明。他們將高度精確的原子鐘放在飛機上繞著世界飛行,然後將讀到的時間與留在地面上完全一模一樣的時鐘做比較。結果証實:在飛機上的時鐘走得比實驗室裡的慢。[1]物理學家將因運動而造成的時間減緩稱為時間膨脹效應:當運動速度越快,時間變得越慢(這是指靜止的觀察者所看到的,在高速運動的人自己看來,沒有什麼不同,見相對性原理)。

以上對於運動跟時間的效應的說明,跟時間旅行有什麼關係呢?以下引用双生子佯谬來做進一步的解釋:莎莉和山姆是一對孿生子,他們決定測試愛因斯坦的理論,所以莎莉在2001年登上火箭,以99%光速飛向10光年之外的恒星,山姆則待在家裏。當莎莉抵達目的地時,立即掉頭,並以相同的速度返回地球。以山姆來看,這趟旅程的時間長短大约為地球上20年,但是莎莉所經歷的時間卻不同。對她來說,這趟旅程還不到3年,所以當她回到地球時,她發現時間已變為2021年,而山姆比她老了17歲,或者说莎莉已經被送到山姆17年後的未來。(目前地球上最快的太空船只能到達0.01%光速。)

速度只是扭曲時間的一種方法,重力則是另一種方法。愛因斯坦於1915年提出廣義相對論,將重力場對時間與空間的影響包括在理論中。如將數字代入愛因斯坦的理論中,會發現地球本身的重力造成時鐘每300年慢1微秒。1976年,羅伯特·維索特(Robert Vessot)和馬丁·列文(Martin Levine)從西維吉尼亞州將一枚載有氫邁射時鐘火箭發射到太空,然後在地面上仔細監控。幾個小時後,火箭墜落進大西洋,而上面的時鐘比地球的時鐘多出了約0.1微秒。如果可以神奇地將地球擠壓到一半的大小(保留所有質量),地球表面的重力將變成2倍大,時間的扭曲也會變成2倍大。如繼續擠壓下去,當地球的半徑變成0.9公分時,時間將會「保持靜止」,沒有東西可以逃脫[2]。詳见黑洞史瓦西半徑

質量不變時,壓縮其體積,會導致星體的表面的引力場強度增加。宇宙中会發生這種壓縮,例如「中子星」。天文學家已確認在典型中子星表面上的時鐘,會走得比地球表面上的慢30%。若能夠從中子星表面望回地球,將會看到地球上的事情加快速度,就像是快速放映錄影帶節目一樣,不過在中子星附近的事情,看起來還是很正常。 時間旅行(英文:Time travel)或稱時空旅行、時光旅行或穿越時空等,泛指人或者其它物體由某一時間點移動到另外一個時間點。事實上,所有的人都順著時間一分一秒的自然前進,所以時間旅行單指違反這種自然時間變化的方式:要不就是大幅度的前往未來,要不就是回到過去。

時間旅行不能避開的問題是因果的問題。有時也會把向過去傳遞信息稱爲時間旅行。「向過去傳遞信息」這種行爲也會造成對因果論的違背。

時間旅行常常作為戲劇或者小說中,將人物放在不同時空中的手段。科幻小說中也常常會以時間旅行作為主題。

一般認爲大幅度的前往未來在物理上可能,這只要坐上足夠快的飛船就行了,這種時空旅行的結果可由狹義相對論計算。利用萬有引力也是可以的(坐在引力場極強的地方),這種計算涉及廣義相對論。注意這裡指的是已經發現的自然規律提供了這些方法,這並不是說從技術和資金上,人類已經可以完成這些事情。人類可以把微觀粒子送往未來(可以用粒子的半衰期來檢驗),但把宏觀物體送往(較大幅度的)未來尚未能實現。

有一種說法是只要超過光速,就能回到過去。這一般是科幻小說的假想和大眾媒體中的誤讀:光速不可超越是相對論所設的前提條件,並且此限制體現在方程中,若光速被超越(姑且認為這是可能的),則相對論失效,不能作出任何預言。若承認相對論正確,則不可能通過超越光速(因為相對論說光速不可被超越)的方式來完成回到過去的目標。(但這並沒有否認用別的方式來完成的可能性)

相對論聲稱不能使物體的速度超過光速,但沒有禁止有「一直比光運動更快」的物質存在。如果有這種物質,且人類能用它來傳遞信息,則也能用它來向過去傳遞信息。

另外在廣義相對論裡面,有一種封閉類時曲線(closed timelike curve, CTC)可作為回到過去的時空旅行理論,根據名數學家哥德爾的計算這在理論上正確,目前仍由理論物理學家研究中。

物理上,也會以時間旅行作為思想實驗的工具,來檢驗一些理論(如相對論、量子力學)可能產生的推論。現在人類還沒有時間旅行(這裡指的是回到過去,或大幅度的前往未來)的能力,也沒有任何成功的實驗。但這並未否認回到過去是不可能的。

時間旅行的不可測[编辑]

質疑時間旅行的人,多半會提到祖父悖論。簡單的說就是「如果你回到過去殺了你的祖父(在你父親出生前),你還會存在嗎?」,但關於這種說法,也有人提出了歷史一致論(consistent histories)、命定悖論多重宇宙理論來作為解答。否定時間旅行的人也會指,如果未來的人能夠回到過去,那麼我們應該早就看到很多從未來回來的觀光客了,對此,時間旅行的支持者多會用未來政府相關法令、或時間旅行者自知不能隨意行動來回答,也有人會用無法改變過去來回答(即使妄圖改變也是無用)。但这种并非由物理法则,而是由人类自己的规定的限制无法解决因违反因果律而引起的悖论的。

不管如何,時間旅行者的能力一定是受到某種限制的。

就以祖父悖論如果真的可以成功回過去是會有何種結果?而且如果回過的時間愈久遠會否引起歷史改變的蝴蝶效應愈嚴重?但既然自然界時間是往未來前進,若有人能回到過去時空並改變歷史,那就算同時改變了未來,也可能不會影響已經跑到過去時空位於過去時空的自己,因為他自己就位於這被改變的歷史時間軸的最前端,而自然界時間是自動往未來前進,資訊可能也是自動往未來前進,想影響改變過去必須有人故意使用回到過去的時空旅行科技,自然界不會自己改變過去歷史影響已經位在過去時空的時空旅行者,如此就沒有祖父悖論的時空矛盾,而突然被改變歷史的未來人類也可能不知道他們所知的歷史是新版本歷史,但也許會感覺到對某些人事時地物有似曾相識之感,舊版本歷史已被改變並可能自動消失。

有些小说中的時間旅行還涉及對“熱力學第二定律”的違背。簡單來說你回到過去把一枚戒指送給了某人,而這個戒指正是他送你的。這樣,那一枚戒指在相互贈送的過程中必須始終完好無損,否則即使是最輕微的劃傷,也將導致对定律的违背。而且在這一過程,沒有辦法說明戒指的來源。有些文學作品(例如谷川流的《逃離學校》)中有這種情節。但既然宇宙時空是連續的,所謂過去現在未來是人類的區分與說法,哪一段時空包含多少物質能量不得而知,或物質與能量總量應以全部的宇宙時空來看待不可分段,那可能就無熱力學第二定律的問題。 雖然目前時間旅行還沒有任何實質的科學證據,但同樣的,目前的物理也還無法排除(能回到過去的)時間旅行的可能性。

使用蟲洞[编辑]

廣義相對論預言如果有可以通過的蟲洞存在,則回到過去是可能的。

目前沒有發現或製造出可以通過的蟲洞。

不過即使可以通過的蟲洞存在,能否通過其到達未來也仍然是未知的。因爲廣義相對論本身對量子效應不能很好的描述。

有人用半經典的方法把量子效應融入廣義相對論,然後得出蟲洞會產生出正反饋摧毀蟲洞。爲了解決這一矛盾,只好假設任何進入蟲洞的輻射都會散開,從而阻止了任何企圖向過去傳遞信息的行爲。

世界中心論[编辑]

在一些時間旅行的立論基礎,常陷入必需假定地球為世界中心的前提。因為地球在自轉,地球繞著太陽在公轉,太陽系繞著銀河系的中心轉。因此在地表A點僅移動時間軸的時間旅行,難以在不同的時間的地表A點出現,因為絕對坐標與相對坐標早已出現明顯的偏差。

时间方程式[编辑]

时间=能量/惯性

T=1/(1+1/R)

T表示时间流逝率

1表示单位能量

1+1/R表示惯性

1/R表示曲率

当R→∞时,T=1, 当R→0时,T=0, 因为1≥T≥0, 所以时间旅行不能成立。

理論[编辑]

事件[编辑]

虛構作品[编辑]

文學[编辑]

關於時間旅行最有名的科幻小說當屬威爾斯的《時間機器》。提到時間旅行的科幻故事也不計其數,中文小說如倪匡之《迷藏》;在其它類別的文學中,奇幻類如《哈利波特》,武俠類如《尋秦記》等,時間旅行對故事發展相當重要。另外在輕小說《涼宮春日的憂鬱》及其後續相關作品當中,主要角色之一的朝比奈實玖瑠亦是一名時間旅行者。

電影[编辑]

有關時間旅行的電影很多,這裡提出一部份,

電視劇[编辑]

電子遊戲[编辑]

動漫[编辑]

時間旅行機器[编辑]

  • 時光機,日本漫畫作品《哆啦A夢》中的道具。
  • 時光機,日本動漫作品《七龍珠Z》中的產物,操控者為特南克斯以及賽魯
  • De Lorean Time Machine,美國電影回到未來中的裝置或載具。
  • 十年後火箭炮,日文動漫作品《家庭教師HITMAN REBORN!》中的產物,可使自己和十年後的自己交換,時限為五分鐘,未來篇則到了九年又十個月後。使用者及擁有者為藍波。
  • TARDIS,英國科幻电视剧《異世奇人》中,有生命意志的机器。
  • Den Liner,日本特攝假面騎士電王中持有車票的話便可登上的電車,有穿越時間的能力。
  • C204時間移動,约翰提托所用的机器,似乎,他的时间机器是装在一辆标准的黑色1966年雪佛兰Corvette敞篷车里。
  • 神社的枯井,日本漫畫作品犬夜叉中的穿越地點,可回到500年前的戰國時代。
  • 時空之門,電視劇終極一班2中用來連結穿越其他時空的道具,但不是人人都能藉由此門任意穿越。當異能行者的戰力指數超過八千點時,才可以藉由穿越時空之門,抵達其他的平行異時空。
  • 許願池,美國電影曼哈頓奇緣中的穿越地點,將吉賽兒帶到了21世紀的紐約時代廣場。
  • TPDD,全名為Time Plane Destroy Device,日本輕小說《涼宮春日的憂鬱》系列及其同名動漫中,朝比奈實玖瑠等未來人角色所使用之裝置。

參見[编辑]

注釋[编辑]

  1. ^ Davies, Paul. How to Build a Time Machine. Penguin Books Ltd. 2002. ISBN 0-14-100534-3. 
  2. ^ Davies, Paul. How to Build a Time Machine. Penguin Books Ltd. 2002. ISBN 0-14-100534-3. 
  3. ^ 伊朗科学家宣称已发明“时间机器”可预测未来8年新华网
  4. ^ 伊朗“发明时间机器”被指假新闻新华网
  5. ^ 主要是平成三部曲的《奥特曼》系列,其中时间旅行的角色比较重要的是:《超时空大决战》、迪迦49集、盖亚第一集×(貌似)
  6. ^ 吳卓羲飾演的楚慈,於第1集因為時空錯亂而回到1960年代。
  7. ^ 其中以時間旅行為主線的作品,有《假面騎士電王》、《幪面超人月騎》、《幪面超人騎帝》這三部。部份劇情出現的有《幪面超人龍騎》、《幪面超人Kabuto》、《幪面超人Odin Time vent》、《幪面超人Hyper Kabuto Hyper Clock Up》。

参考文献[编辑]