寻找时间的边缘黑洞、白洞和虫洞- 第4部分

　　　　一旦你有一个运转中的虫洞星际之门，你甚至不需要广义相对论来告诉你如何将其变为时间机器。要记得，如果有两个同卵双生的双胞胎，其中一个待在家里，而另一个以接近光速的速度外出旅行然后回到家，那么双胞胎中外出旅行的那个人就会比待在家里的那个人年轻。运动中的时钟转得慢。如果具备了高度文明的工程资源，我们就可以设想以某种方式抓住虫洞的一个洞口，并且让其开始这样的旅行。当然，要抓住虫洞洞口这样飘忽不定的东西并非易事，但是有两种方式可以实现。首先，这种虫洞洞口的重要特征之一就是具有很大的质量并且具有相对很强大的引力场——这是必须要有的，这样才能充分扭曲时空，制造出一个进入虫洞的开口，这个开口必须足够大才能让人和宇宙飞船通过。用来吸引一个引力天体的是另一个引力天210寻找时间的边缘：黑洞、白洞和虫洞体；可以想象在虫洞口前面悬挂一个大物体（可能是一个行星），移动这个大物体以便虫洞口紧随其后，就像是一个古老的故事，驴跟在一个它总是够不到的捆在大棒上的胡萝卜后面跑。或者，我们可以想象一下，给虫洞洞口小心地加电（当然，不能改变“喉咙”的几何机构），并且在电场的帮助下拖动它。毫无疑问，高度文明还有其他高招，但是目前这些就已经足够了。

　　　　一旦有办法拖动虫洞的一端，你就可以带着它以接近光速的速度进行长途旅行，然后将其带回到靠近虫洞另一端的地方。这可以是往返另一个星球的旅行，或者仅仅是使得可移动虫洞口在周围打转，直到你在移动参照系之中的时钟和虫洞口家中的时钟之间建立起一个明显的时间差。更麻烦的是，甚至当我们将移动的虫洞口带回来的时候，那个时间差还是存在的。它是与移动虫洞口相关的空间区域的真实物理属性；它要比未移动的虫洞口年轻，因而是后者的过去。

　　　　因为时空是以虫洞几何结构的方式连接在一起的（时空布局与虫洞相关），这意味着虫洞将会起到时间机器的作用。一个旅行者跳入已经移动的虫洞口，他将会在与移动虫洞口的时间相对应的时间出现在静止虫洞口。假定移动虫洞口旅行得足够远并且速度足够快，在两个虫洞口之间创建了一个小时的时间差。一个旅行者在时钟显示为12点的时候从静止虫洞口出发，并且用10分钟的时间去穿越到达移动虫洞口，当旅行者的手表和静止虫洞口时钟都显示为12点10分的时候他将会到达。然而，如果旅行者现在跳入到移动虫洞口之中，当他或她出现在静止虫洞口的时候（对旅行者而言几乎是一瞬间），那里的时间将会是11点10分。旅行者现在可以快速穿越到达移动虫洞口，到达那里的时间是11点20分，并且再次跳进去，在10点20分出现在静止虫洞口。整个程序可以不断重复，一次一次地跳跃回到从前，回到两个虫洞口之间的时间差形成的时候。与提普勒的时间机器一样，这种虫洞只允许它们最远回到时间机器创建的时候；不过，还有一点与提普勒的时间机器一样，它允许进入未来的无限旅行，在这种情况下，

　　　　进入静止虫洞口并出现在移动虫洞口在旅行者的手表上只显示为一瞬间，但是对外部宇宙来说是1个小时。

　　　　最大的实际困难是你需要快速地将虫洞口移到远处，这样就可以建立起一个有效的时间差。即便是以99。9％的光速旅行10年，也仅能使移动虫洞口的老化减慢9年10个月，在虫洞两端之间创建一个9年10个月的时间差。但是，这些实践性并不是目前研究时间旅行理论的物理学家的主要关注点——基普…索恩说过（可能会有点过于悲观），虽然物理学定律允许建造时间机器，但是在未来几千年建造一个时间机器的几率是“零”。他和他的俱乐部成员（以及其他俱乐部）所关注的是，在使时间旅行成为可能的物理学定律框架内，如何找到一系列符合逻辑的方程式去消除一些著名的时间旅行悖论的物理学基础。如果时间旅行真的是可能的，如何才能不违背因果关系？或者，换句话说，如何才能修改这些悖论？
化解悖论
　　　　该俱乐部的方法有两个关键特征。首先，它与人无关，人可能会改变计划或者在是否想要谋杀外祖母的问题上说谎。这很合理，因为他们感兴趣的问题涉及时间旅行的基础物理，在不引入人类心理学的情况下基础物理就已经十分复杂。如果当我们对理解基础物理感到很满意的时候，那么将会有充裕的时间考虑固执的人类观察者的作用。在使用最简单可行的物理系统去发掘方程式中所隐藏事实的传统之下，该俱乐部研究了当撞球穿过时间隧道的时候它们之间相互作用的方式。

　　　　俱乐部解决时间悖论的第二个特征是认为宇宙只会允许那些自洽的方程式存在。这一点也是基于两个理由。如果我们允许一些不一致的解决方法，那么一切都是徒劳的，而且试图理解理论物理也是没有意义的；此外，甚至在一些简单的日常物理系统之中，求相关方程式解是非常普遍的，这些解从数学的角度来说是允许的，但在物理学上是不可能的，而且是可以被忽略的。这通常发生在包含有平方根的方程式上。例如，著名的毕达哥拉斯勾股定理表示为一个方程式，实际上它告诉我们三角形每个边的边长都可以是负的；但是我们知道这个“解”在物理学上是不可能的（也就是说，不存在这样的三角形，两个边分别是3米和4米，而第三边是负5米）从而忽略了这个解。同样的，该俱乐部认为只有那些“整体上自洽”的时间旅行方程式的解才是可以接受的。﹏米﹏花﹏书﹏库﹏ ；www。7mihua。com

　　　　通过观察等同于外祖母悖论的撞球，我们可以了解所有这些意味着什么及其如何提供一些关于宇宙运行方式的全新而深入的了解。我们设想一下建造一个两个虫洞口挨在一起的时间隧道。如果一个撞球以正确的方式被射入时间隧道的适当虫洞口，它会出现在另一个虫洞口的过去，并且有时间在进入时间隧道之前穿越区隔空间进行自我碰撞，将较早版本的自己撞到一边。因此，它从未穿越时空，从未发生过碰撞，因此较早版本的撞球进入时间隧道，等等。这是一个自相矛盾的解决方法，俱乐部认为这种方法是不能接受的——宇宙不可能以那种方式运转。

　　　　为什么他们确信摒弃这一自相矛盾的解决方法是可以接受的？原因是他们发现总是有另一个解，它能够给出一个从相同初始情况开始的自洽的总体解释。引申到毕达哥拉斯定理，如果该方程式只有一个解，说三角形一边的长度应当是负的，我们将不得不在表面上接受它，即使我们不理解这意味着什么；然而，因为有两个解，而且因为我们完全了解三角形边长为正数，所以我们可以接受在物理学上有意义的解决方法而忽略其他解。同样的，俱乐部只接受关于时间旅行问

　　　　题的自洽解而忽略其他解。

　　　　这类撞球问题的一种自洽解是，当球接近时间隧道并且被出现在时间隧道虫洞口的同一个撞球击偏，后者将第一个球撞击到时间隧道的另一个口之中。当第一个撞球出现在时间隧道的另一个虫洞口，它与较早版本的自己相撞，将其撞入时间隧道之中（图7。7）。索恩、诺维科夫和他们的同事发现这类撞球问题不仅有一种自洽的解决方法，而且他们所考虑的每一个这类问题都有无数的自洽解决方法。图7。8显示出这是如何发生的。在这种情况下，撞球径直从时间隧道的两个虫洞口之间通过。或者是这样，假定当撞球位于两个虫洞口之间的中间位置，它被一个出现在静止虫洞口的快速移动撞球剧烈撞击。“初始”撞球被撞击斜向一边，经过隧道并且成为“第二个”球——但是，在撞击中，它偏移回撞击前的轨道。就一个远距离的观察者看来，仍然像是一个单独的撞球平稳地径直从两个虫洞口之间通过；你可以想象一些类似的情况，包括由时间隧道周围的撞球形成的两个、三个或多个回路。似乎有不止一个可接受的方式可用于描述撞球的行为。

　　　　所有这些让人想起宇宙在量子水平上运行的方式。这有个现实选择的问题，正如著名的薛定谔猫案例中所体现的。撞球在接近时间隧道之前是完全正常的，然后以许多不同的方式与隧道系统相互作用，在以一种完全正常的方式再次出现在另一侧之前形成态叠加。如果事实上一些量子理论学家已经得出处理这种多元事实的方法，索恩所谓的相似撞球/虫洞问题的自洽解决方法“过多”，会十分麻烦。

　　　　他们所使用的方法是理查德…费曼于20世纪40年代研究出来的，就是众所周知的“历史求和”方法。在经典物理学之中——牛顿物理学——一个粒子（或一个撞球）被认为沿着一个确定的路径、唯一的世界线或“历史”行进。在量子物理学中，由于量子的不确定性，不存在这种确定的轨迹。量子力学仅涉及可能性，并且十分精确地告诉我们一个粒子从一个地方移动到另一个地方有多大可能性。粒子如何从一个地点到达另一个地点是另一个问题；通过累加从起始位置和终端位置之间所有可能路径的概率，粒子接下来出现在哪里的可能性可以推测出来。粒子好像知道所有可能的路径并且决定了在哪个基础上往哪里行进。由于每一个轨迹都被称为“历史”，通过累加每一条轨迹的概率推测粒子的行为方式，这种方法就是“历史求和”方法。

　　　　当然，所有这些都是在原子和原子以下的量子水平上适用的。量子不确定性是很小的，而且对我们日常生活的影响微不足道，因此真正的撞球遵循着经典轨道。但是在时间隧道虫洞口之间的区域，实际上可穿越时间隧道的存在提供了一种不确定性，在一个更大的范围内图起作用。该俱乐部发现历史求和的方法在这一新情况下能够产生很好的效果，描述了关于通过时间隧道的撞球的一些问题的解决方法。如果你以这样一种初始状态开始，球从远处移近时间隧道，历史求和方法提供了一系列独特的可能性，它告诉你何时和何地球可能会出现在另一侧，避开包含封闭类时曲线的区域。它不能告诉你，撞球是如何从一个地点移动到另一个地点的，正如量子力学也不会告诉你电子是如何移动进入原子的。但是，它精确地告诉你在一个特殊地点找到撞球并且在时间隧道撞击之后朝着特殊方向移动的可能性。此外，球沿着一个经典轨迹开始并且沿着一个不同轨迹结束，这种可能性为零。如图7。8所示，从远处观察者不会看到球由于与自身的碰撞而发生偏转，除非你近距离地观察，否则不会发现特殊情况。索恩认为“从这个意义上来说，在每个实验之中，球‘选择’遵循的只是一个经典解决方法；而且遵循每一个解决方法的可能性都被单独地预测”。还有一个意外收获。在历史求和方法之中，严格上讲我们毕竟不能忽略自洽的解决方法。这些解还是存在的，但是它们对于求和来说贡献很小，以至于对实验结果没有任何真正的影响。

　　　　所有这些还有一个更为奇怪的特征。因为在某种意义上来说撞球“知道”对其敞开的所有可能的轨迹——所有可能的未来历史，它沿着世界线任何一点上的行为从某种程度上来说都依赖于未来对其敞开的路径。因为这种球通过时间隧道可以遵循许多不同的路径，但在不通过时间隧道的情况下它可遵循的路径就少很多，这就意味着，原则上来说，有时间隧道与没有时间隧道的情况相比，表现是完全不同的。虽然评估这种影响的确是十分困难的，根据索恩的说法，原则上来说，在尝试建造这种时间机器之前对撞球的行为进行一系列测量，并且从测量结果得出未来建造一个含有封闭类时曲线的时间隧道是否会成功，这应当是可能的。他说，这是“关于时间机器的量子力学的一个一般特征”。

　　　　索恩总结了到目前为止的俱乐部研究成果，他的结论是：在存在时间机器的情况下物理学定律的表现似乎是合理的，以至于“允许物理学家在没有严重错位的情况下继续他们的智力活动”，即使时间机器似乎给予宇宙“一些令大多数物理学家反感的特征”。根据物理学定律，建造时间机器是可能的，在不违背因果关系的情况下进行时间旅行是可能的。就如诺维科夫于1989年在苏塞克斯大学的讲话中所提出的，“如果有一个非自洽的问题解决方法，还有一个自洽的解决方法，那么自然将会选择自洽的解决方法”。

　　　　尽管如此，这不是黑洞和宇宙故事的结局。在那些并不反感这些想法的少数物理学家之中，越来越多的研究人员正在调查比目前为止我已讨论的任何事物都小的虫洞以何种方式在量子水平上作为一个时空“泡沫”存在。为什么这种“微小的”虫洞能引人关注，一个原因是，如果存在这种微小的虫洞，那么就可以抓住一个微小的虫洞并且以某种方式将其扩大到肉眼可见的尺寸，从而建立起一个时间机器。但是这一方法好像显得没有意义，事实上微小的虫洞就可能解释宇宙自身的存在。这一解释再次涉及费曼的历史求和方法。