登陆注册
1968300000016

第16章 走近时光隧道(2)

依照乔治·盖莫夫的想法,让我们设想有那么一个地方,在那里光速不是每秒30万公里,而是一个颇为一般的数值,譬如说每小时40公里,并受到严格的强制(打破自然规律并不违法,因为其中毫无犯罪行为:自然界是自我调节的,它只是将一切安排得使你无法逾越它的限制)。想象一下骑着摩托车以接近光速行驰的情景(在相对论着作中,以“设想……”开头的句子比比皆是,爱因斯坦称其为“思维实验”)。随着车速的增加,开始观察附近过往的物体。当你目不斜视地注视前方时,你身后的物体却出现在你前方的视野之内。当你以接近光速的速度奔驰时,世界在你的眼里就会变得十分奇特,最后,你会看到正前方有一个圆形的小洞。世上的一切都被装进了这个小洞。在静止的观察者看来,当你离开时从你身上反射的光呈粉红色,而当你返回时却呈现蓝色。假如你以近于光速的速度驶向观察者时。你就会处于斑斓而奇异的色彩包围之中。通常看不见的红外光就会变成波长较短的可见光。你会在运动的方向上受到压缩,质量增加,而时间却变慢——一种接近光速运动的惊人结果,称为时间膨胀。但是在同行的观察者,譬如摩托车后座上的人看来,上述现象都不会发生。

狭义相对论这些独特的、初看起来令人困惑的预见是正确的。在最深刻的意义上讲,科学的东西都是正确的,它们都取决于你的相对运动。但是,它们是实实在在的,不是光学上的幻影。可以用数学。大概只要一年级的代数就能简单地表述出来,因此任何受过教育的人都不难理解。此外,许多实验也证明了其真实性。与静止的钟相比,置于飞机上的十分精确的钟会变慢少许。核子加速器都是按照质量随着速度的增加而增大的原理设计的。否则。被加速的粒子就都会撞到加速器的壁上,这样就无法进行核物理实验了。速度等于距离除以时间。由于在接近光速时不能像我们日常所习惯的那样简单地进行速度的叠加,我们熟知的所谓绝对空间和绝对时间的概念,即与你的相对运动无关的概念就必须扬弃了。这就是身体受到压缩的原因,也是产生时间膨胀的原因。

以近于光速的速度运动,你会青春常在,而你的朋友和亲属则照例会衰老。因此,当你从这种相对性的旅行返家时,你的朋友和亲属已老了几十岁,而你却一点都未变老,这是多么大的差别啊!由此看来,以近光速旅行倒是一种长生不老之药。因为时间在接近光速时变慢,相对论提供了一种到星球去旅行的方法。但是,从实际的技术角度看来,接近光速的旅行可能吗?能造出这样的星际飞船吗?

托斯堪不仅仅是年轻的爱因斯坦某些思想的发源地,它也是另一位伟大的天才达·芬奇的故乡。达·芬奇比爱因斯坦早400多年,他很喜欢爬上托斯堪山,从山顶俯瞰大地,就像一只翱翔的鸟。他最早从高空画出了青山绿水、城镇要塞的远景画。达·芬奇兴趣广泛、多才多艺。他爱好绘画、雕刻、解剖学、地质学,也爱好自然史、军事和土木建筑工程。他最喜好的是设计和制造一种能飞的器械。他绘制了草图、制作了许多模型,并造出了实际的样机,但是没有一架能飞起来。当时,功率强、重量轻的发动机尚未问世,他当然不会成功。但他的构思却极为巧妙,给后来的工程师以很大的启迪。一次又一次的挫折使达·芬奇非常沮丧,但那时是15世纪,又怎么能怪他呢?

1939年发生了另一件类似的事情,英国的一批工程技术人员成立了一个星际学会,他们设计了一艘载人登月的飞船。当然,他们在当时的技术条件下所设计的飞船与30年后完成登月飞行的“阿波罗”飞船无法相提并论,但这件事至少表明,登月飞行总有一天在技术上会成为现实。

如今,已经初步设计出载人去恒星的星际飞船。所有设想的这类星际飞船都不是直接从地面发射。而是在地球轨道上建造、并从地球轨道上发射的。有一个计划是以猎户星座命名的,称为猎户星计划,意思是飞船的最终目标是猎户星座的恒星。这个计划的设计思想是对着一块惯性极进行氢弹爆炸,通过爆炸产生推动力,像是一艘巨大的空中核摩托艇。从技术上来看,猎户星计划似乎是完全可行的。当然,它会产生大量的放射性碎片,但星际飞行是在广阔无垠的行星或恒星之间进行的。十分遗憾的是。在签订了禁止高空核爆炸的国际条约后,美国放弃了对猎户星计划的认真研究。制造猎户星星际飞船是我所能想到的利用核武器的最好方法。

最近,英国星际学会提出了戴达罗斯计划。它是以核聚变反应堆为基础的,核聚变反应堆是一种比现有的核电站所采用的核裂变反应堆更安全、更有效得多的反应堆。我们现在尚未造出这种反应堆。但他们深信,再过几十年肯定会制造出来。猎户星计划和戴达罗斯计划的飞船速度只有光速的1/10。因此,要到达距我们最近的半人马座α星(4.3光年),只需要43年的时间,这比人的一生短,这种飞船的飞行速度与光速的差距还很大,相对论所阐明的时间膨胀原理还不会明显地显示出来。尽管我们希望现在就可以建造猎户星飞船,但根据对技术发展的最乐观估计,在21世纪中期之前,不大可能造出猎户星飞船、戴达罗斯飞船,或者与它们类似的飞船。

要到最近的恒星以外去旅行,还有其他的问题必须解决。也许,猎户星飞船和戴达罗斯飞船可以作为多代飞船,那些到达另一颗恒星的卫星上的人可能是几世纪前出发的人的遥远后代。也许将会发明一种安全的冬眠方法。将宇航员冷冻起来,使他们处于休眠状态。经过若干世纪后再使他们重新复苏过来。与接近光速的星际飞船相比,这些非相对论性的星际飞船虽然造价可能极其昂贵,但在设计、建造和使用上看起来较为容易。只要进行不懈的努力,人类是可以到达其他恒星世界的。

进行高速的星际飞行——以接近光速航行,不是经过100年,而是要经过1000年,甚至1万年的努力才能达到的目标,但在原则上它是可能的。R·W·巴萨德提出了一种冲压喷射飞船的设计方案,利用冲压喷射的方法把太空中弥散的物质,主要是飘浮在星体之间的氢原子,聚集到冲压喷射发动机后,再从发动机尾部喷射出去。这些氢原子既用作发动机的燃料,又是聚变反应的物质。但是在宇宙空间的深处,每10立方厘米(相当于一串葡萄的体积)大约只有一个氢原子。要使冲压喷射发动机正常工作,发动机前部的漏斗形接纳口直径需要几百公里之大。当飞船达到相对论原理所需的速度时,氢原子相对于飞船就会以接近光速运动。假如不采取足够的预防措施,宇宙飞船和宇航员就会被所诱发的宇宙射线所焚灭。已经提出的一种解决办法是利用一个激光器把星际间飘浮的原子中的电子剥离出来,并在原子尚未靠近飞船时使它们变成带电的粒子,再用一个极强的磁场使带电粒子直接吸入漏斗形进口,而不与飞船的其他部分接触。不过在技术上人类目前还做不到这一步。我们现在所谈论的还只是小型发动机。

但是,还是让我们来设想一下这种飞船。我们知道,地球以某种力吸引着我们,当我们从空中下落时,就会受到加速作用。假如我们从一棵树上掉下来——我们的始祖一定有过这种经历,我们的降落速度会越来越快,每秒钟增加大约10米(约32英尺)。这样的加速度称为1g,它表示地球的吸引力。在一个重力加速度(1g)的情况下,我们不会有任何不适的感觉,因为我们一直就生活在一个重力加速度的环境中。假如我们生活在一艘星际飞船中,飞船的加速度也是1g,那么我们对飞船的环境也会完全适应。实际上,地球的引力与同样加速度的飞船中所感觉到的力是等价的,这正是爱因斯坦后来提出的广义相对论的重要特征。以一个重力加速度的速度不断增加下去,我们在宇宙空间航行一年以后,速度就会接近光速[(0.01公里/秒2)×(3×107秒)=3×105公里/秒]。

假定有这样一艘飞船,以1g的加速度加速,越来越接近光速,一直到航程的中点,然后反过来以1g的加速度向预定的目标减速。这样,在飞船的大部分航程中都将以近于光速的速度飞行,因而时间将大大减慢。一个最近的飞行目标是可能有行星的巴纳德恒星,距地球约6光年。那么照飞船上的时钟计算,大约8年的时间就可到达巴纳德恒星;到银河系的中心需要21年;而到达仙女星座的M31星体则需要28年的时间。当然,对地球上的人来说情况是截然不同的。到达银河系中心,对飞船上的人来说只用了21年,但在人世间,时间已经流逝了3万年,因此当我们返家时,前来迎接的将都是些陌生的面孔。原则上,这样一种旅行是以更接近光速的速度进行的,因此只需要大约56年的飞船时间就可以环绕已知的宇宙飞行一圈。返回地球时,人间已过了几百亿年,地球早已变成一片焦土,太阳也已泯灭。高度发达的文明能够乘相对论式的飞船进入宇宙,但也只限于参加宇航的人,而且他们无法以超光速的速度发出信息,与地面上的人互相联络。

达·芬奇的飞机模型不能与现代的超音速飞机同日而语,而人们现在设计的猎户星飞船、戴达罗斯飞船以及巴萨德的冲压喷射飞船更不能与将来实际的星际飞船相提并论。尽管如此,只要我们不自我毁灭,我相信总有一天我们会成功地飞向其他星系,即使我们的太阳系已探索尽了,还有其他星系的行星在向我们召唤。

空间旅行与时间旅行二者是相互关联的。只有能迅速地进入未来,我们才能快步进入空间旅行。但过去了的时间怎么样呢?我们能够返回过去,并改变它吗?我们能够改变历史事件吗?我们始终在向着未来迈进,但却是慢吞吞地,一天一天地走向未来。靠相对论式的宇宙飞船,我们可以迅速地飞向未来。不过许多物理学家认为,返回过去的飞行是不可能的事。他们认为,即使有某种飞行器能在时间上向后飞行,那也无济于事。因为假如你能进入过去,而又不与你的父母相遇,那么你自己又是从何而来的呢?这就是一种矛盾了,因为你明明已经在于现世了。就像证明2的平方根是无理数一样,也如同讨论狭义相对论中的同时性一样,这是一个前提有问题的论证,因为其结论显得很荒唐。

同类推荐
  • 青少年心灵治愈故事系列:传递爱的力量

    青少年心灵治愈故事系列:传递爱的力量

    “青少年心灵治愈故事系列”,包含了六本书,收录了近四百个精彩的小故事,囊括了勇气、诚信、认知自我、专注、友爱、情绪管理等各个不同的情商培养主题,是暖心的读物,写给正值青春前期,在经历某种程度的迷茫与疼痛的人。李加臣编的这本《传递爱的力量》就是该系列丛书之一,精心选编了数十个精彩的以“友爱”为主题的小故事。这些故事,或出自一些对后世有着深远影响的历史事件,或来自古今中外名圣先哲们的生活片段。书中的每个故事都不长,却以通俗的语言和生动的方式诠释着本来简单的人生真谛与深刻道理。每个故事都有“心灵物语”和“心灵加油站”两个板块,为读者提供了一种阅读引导,这里既阐述了故事的内涵,也给了读者静心思考的空间。
  • 人生智慧故事(中国儿童课外必读)

    人生智慧故事(中国儿童课外必读)

    “先有故事,后有智慧”。智慧故事是青少年不可不读的经典之作。故事,是通往智慧殿堂的使者,引领我们透过一扇扇明亮的窗口,引领你走向人生的辉煌。故事,是连缀智慧的闪亮珠玑,折射出哲人思想的光辉,照耀着你的人生成功之旅。一个故事就是智慧长河中的一朵涟漪,也许它不能改变这条河流的方向,但它会以自身的灵性让你在阳光的滋养中聆听智慧流过的声音,早日抵达你人生的巅峰。轻松阅读精彩的故事,聆听哲人的忠告,让智者的思想浸润我们。
  • 近战勇士:冲锋枪

    近战勇士:冲锋枪

    一般来说,冲锋枪是指双手握持发射手枪弹的单兵连发机械。它是一种介于手枪和机枪之间的武器,比步枪短小轻便,便于突然开火,射速高,火力猛,适用于近战和冲锋,在200米内具有良好的杀伤效力。
  • 汤小团漫游中国历史系列14(两汉传奇卷6):沙海迷宫

    汤小团漫游中国历史系列14(两汉传奇卷6):沙海迷宫

    秦时明月汉时关,万里长征人未还。抗击匈奴成为汉武帝时期的一项重要功绩。这次汤小团三人组将深入大漠,见证大汉抗击匈奴的辉煌历程。
  • 生命的密码

    生命的密码

    亘古永恒的时空舞台演绎着如梦如歌的天地玄妙,充满着神奇的千古谜团,而生命本身就是其中之一。热爱生活,珍惜生命,解读身体语言,认知你我他……本书分生命的历程、人体的奥秘、人体趣闻、健康与生活四部分。
热门推荐
  • 忠诚胜于能力

    忠诚胜于能力

    无论你的能力多么出色,无论你的智慧多么超群,没有忠诚,就没有人会放心地把最重要的事情交给你去做,就没有人会让你成为公司的核心力量。本书从“培养企业最忠诚员工”这一角度出发,通过对“忠诚胜于能力”和“你该如何忠诚”两项命题的解读,详细地论述了忠诚与成功、忠诚与责任、忠诚与方法、忠诚与执行的关系,以及“在良好发展中和企业共同前进,在发展的逆流中和企业同舟共济”的理念原则,把忠诚从理念变成了实务。本书诠释忠诚,注解能力,适合每一位管理者及被管理者阅读,是最精练的员工培训读本。
  • 寄西洲

    寄西洲

    【日常向甜文】#论一米五五姑娘和一米八八少年的日常有多甜(难)#自拍的时候——不是没有韩西洲,就是没有周知意。只要韩西洲不弯下腰,他俩这辈子都不可能同框!打伞的时候——韩西洲在上面雨中漫步,周知意在下面淋成狗……外出的时候——周知意坐在后座荡腿,享受童年的乐趣;韩西洲大长腿无处安放……(欲知详情,请点击加入书架并且投票)
  • 绝代风华之末世之王

    绝代风华之末世之王

    本文架空,架空,与现实无关,末世文,也雷同不起来。——做为一个新手妈妈,还没学会怎么照顾宝宝,一个叫‘末世’的家伙就突然来访,淬不及防下,她只能带着刚出生不足十天的孩子准备逃离。本以为自己拿的是末世中艰难求生的剧本,这突然冒出一个自称是孩子爹的人跟她说可以换个活法。某女抱着娃一脸懵圈中:“这谁?”
  • 拔开迷雾:对周汝昌《红楼梦》研究的再认识

    拔开迷雾:对周汝昌《红楼梦》研究的再认识

    胥惠民教授《拨开迷雾——对周汝昌《红楼梦》研究的再认识》与杨启樵《周汝昌红楼梦考证失误》、沈治钧《红楼七宗案》同为近年批评周汝昌红学谬误的三部最重要著作。本书立足文本,通过摆事实、讲道理,对周汝昌以上主要错误观点做了详尽有力的分析批评。周汝昌晚年出版的《周汝昌校订批点本石头记》号称是最近真的校订本,本书却通过大量例证,具体分析周汝昌对曹雪芹的原文乱加改动,不懂装懂,破坏《红楼梦》的有机结构,其实是离曹雪芹原本距离最大最坏的一个本子。本书还对周汝昌的方法论和主观唯心论做了深入的分析批评。
  • 大国文娱

    大国文娱

    林棋发现一道可以穿越回到过去的门,门的对面是1979年。美国好莱坞正在全球攻城略地,日本动漫游戏已开始向全球辐射影响力……拥有五千年灿烂历史文化的华夏文化领域却已落后世界半个世纪……林棋觉得自己应该做点什么!
  • 西游记(青少版名著)

    西游记(青少版名著)

    《西游记》是中国古典神魔小说中的巅峰之作,书中讲述了唐僧师徒四人一路降妖伏魔,历经整整九九八十一难取经的故事。作者细腻而深刻地塑造了四个极其经典的形象:慈悲、宽厚但软弱、迂腐的师父唐僧;富有反叛精神、神通广大的孙悟空;自私狡猾、好吃懒做的猪八戒;任劳任怨、忠心耿耿的沙僧……他们怀着不同的目的走上了同一条取经路,面对各种难以想象的妖魔鬼怪、险恶绝境,他们既有矛盾,又有合作与情谊。
  • 云霄相守

    云霄相守

    “救命啊”一声呼叫划破了早上的宁静,也就是这声呼救从此把程霄和白云的命运紧紧联系在一起。程霄捂着被踢痛的腿,看着远去的这个莫名其妙的女人,帮她祈祷。祈求她不要再出现在自己眼前,否则她会死的很惨。
  • 栀子花离不开木

    栀子花离不开木

    兜兜转转,多年来的情感,终于,得到了结果。
  • 封鬼恶人

    封鬼恶人

    我叫阿鬼,小时候我受到表哥的影响,初中后就开始迷恋上了鬼片,不光爱看鬼片,还喜欢听鬼故事。渐渐的我成为了一个鬼怪名人,很多人爱听我讲鬼故事。因为这个原因,我认识了殡仪馆的看门大爷,从此我的生活就被改变了。这个老大爷竟然是封鬼恶人最后一代传人!签阴约,下地府,养死肉犬……看阿鬼封鬼恶人的神秘经历,掌控阴阳的恶人手段!
  • 快穿天道你老婆又跑了

    快穿天道你老婆又跑了

    (快穿甜宠1v1双洁)霓裳作为天地间唯一一只九尾神狐,喜欢作天作地,天不怕地不怕,上至天神,下至妖魔,听闻其名,无不做鸟兽散,直到无意间惹到那个清冷的天道大人天道大人表示惹了我还以为逃的掉吗?霓裳看着越来越靠近的天道表示:不敢不敢本文甜宠文女主浪出天际,唯有男主能治