如何打造時光機?

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每隔一陣子,我們都沉迷於時光旅行的夢想。回到過去某一特定時間點去改變一個不好的決定,或是再體會一次經驗,那些幸福美好的孩提時代、你贏得一座奧斯卡獎的夜晚。或者給予一個向前的力量,去看事情的結果在遙遠的未來是如何。這會有多美好。

時光旅行的奧祕是充滿著興奮與驚奇,但你會說“但它不科學”。你可能也認為它絕不像任何你在學校裡學的數學。但你將會驚訝地聽到它是科學的。

現在,有一大堆新聞圍繞在重力波的發現,有人認為這項實驗和未來的研究,可以解開宇宙的秘密,  為什麼物理學家相信它將會是真的,其中一個理由是與過去其他重大的科學發現相關聯。而且,我們可能已經到達了另一個一統時刻(unification moment)的事實,並且邁出另一個腳步,更靠近萬物理論(theory of everything)。

朝向萬物理論

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我們已經知道自從牛頓時代以來,質量和重力是密不可分的。當他坐在故鄉Woolsthorpe的一株蘋果樹下,享受著下午茶,一顆蘋果突如其來地掉到他的頭上,他的一統時刻第一次被出名地推測出來。

這一事件,使牛頓思考著相同的力造成蘋果掉落地上,以及月亮在它的軌道朝向地球。他持續證明對於所有質量,這是真的;而且所有物體由於重力而相互吸引。在當時的報紙摘要宣布:”我們只是在牛頓萬有引力交互作用下,被迫相互吸引的物體。”,以及”愛是萬有引力定律。”

提示:愛因斯坦

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20世紀初期,愛因斯坦進一步他的廣義相對論,並且證明質量和引力是與時間有相關連的。這是另一個一統時刻。

愛因斯坦生於1879年,1905年發表的一篇論文,改變了我們對世界的看法。這篇論文讓我們在看待光,有了根本上的改變。在那之前,對於光速,沒有人想太多,認為它只不過是另一個常數,實驗物理學家企圖去算得更精確。光波在根本上與聲波和水波的不同,被理解得很少。

但藉由你在學校學到的數學,畢氏定理,以及來自愛因斯坦的時間膨脹公式的一點幫助,你可以證明時間會由於一個人的運動而變慢。

愛因斯坦的理論說,如果你要把時間變慢,實質上是時光旅行,你需要動得快、非常快。例如,想像在2000年在地球開始一項任務,你預定離開地球直到2032年,但會以光速的百分之95的速度行進(大約是28萬5千公里)。令人吃驚的是,在你回來時,儘管在地球已經是2032,你的手表告訴你時間是2010年,而且你比任何留在地球的人年輕22歲。這是時間膨脹,並且它在低速也會有作用,儘管作用的程度非常低。

所以,讓我們出發

但是,有一個不利因素,每秒28萬5千公里是非常、非常的快,最快的陸上車輛甚至無法達到每秒1公里,甚至一艘太空船在逃脫地球大氣層,是以相對可憐的每秒10公里行進。即使我們能達到這些速度,我們能否在加於身上的壓力下存活是懷疑的。因此,時光旅行到未來是可能的,但對於現在,有點太困難。但是回到過去如何?

我對你不清楚,但當我讀到時間旅行的文章時,我總覺得有點受騙。我被告知所有這些事實,但沒人告訴我如何打造時光機器。所以,為了不要欺騙你,接下來的一個設計只是為這一件事,非常感謝Frank Tipler教授。回到1974年,Tipler發表一篇如何打造時光機器的論文,一個Tipler圓柱,這台機器能夠讓你回到過去。

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首先,你需要一大筆錢去買一個大圓柱。當我說大,我是說非常大,也許100公里長。這個圓柱也需要有至少是太陽的質量,但非常濃密地包在一起。然後,你需要讓它開始旋轉,越轉越快,直到它開始擾亂時間與空間的結構。而且,你能夠偵測到來自這個結構的重力波的沖擊。

我也需要加上一個健康的警告。當靠近這樣一個濃密的結構,會產生一些問題。地球的質量把我們向下拉到地面,但太靠近這麼重的物體是很危險的,它會把你拖向它,並且把你壓得扁扁的。

然而,如果你能逃過這個壓扁的問題,接近這個旋轉的圓柱,開始跟著轉。當你更靠近時,奇怪的事情開始發生。你的腳步,通常在時間上密不可分地把你向前移動,改變了。因為在圓柱體周圍沿著旋轉方向移動,會把你移到過去。這台機器讓時間的方向崩潰而進入過去。要回復正常這個移動,只要簡單地從圓柱體移開就可以。回到地球,你將回到現在,儘管是在過去的現在。

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但要小心你在這裡所做的。在過去遊盪太久,如同電影回到未來的Marty McFly(男主角),你可能剛好破壞你父母的第一次約會,或者甚至毀掉你出生的機會。時間能夠像那樣的有趣。

這篇文章最早發表於”對話(The Conversation)”網站。按這裏來讀原始文章

來源: Iflscience