趣谈：如何打造一台时光机？

自从1895年英国作家赫伯特·乔治·威尔斯的中篇科幻小说《时间机器》问世以来，和时光旅行有关的话题便被人们津津乐道，并且经久不衰。那么，人类能否实现时空穿越，从而进行时光旅行呢？

什么是时空

在打造时光机之前，我们首先要了解时光的本身，搞清楚时间是什么。

当你惬意地沐浴着春日暖阳之际，是否想过这其实是8分钟以前的阳光？因为要“跑”过从太阳到地球之间约1.5亿千米的路程，即便是光，也需要大约8分钟的时间。所以，我们看到的都是过去的太阳。

长久以来，人们普遍认为，如果我们这里现在是15点，那么月球上现在肯定也是15点，甚至全宇宙各处都是15点。但实际上，你是不可能把你的表对出宇宙标准时间的。

许多人都相信，时间流逝的速率是固定的，也相信全宇宙的时间都流动得一样快。其实不然，时钟在外层空间转动得要比在地球上慢。注意：速率不等同于速度，速率是标量，它有大小，但没有方向。

GPS卫星导航系统之所以能发挥作用，全靠每天校准卫星上的时钟。时间并没有绝对值，在不同的地方，快慢也不一样。因此，想进行时光旅行的人就必须抛开对时间的传统看法，把时间当成一种维度。

多数人以为我们生活在三维空间，其实我们生活在四维空间里，在普通三维空间的长、宽、高三条轴外，又多了一条时间轴。当然，要把时间视为维度，对我们来说并不太好接受。

简单地说，我们和朋友约好在某个大厦的某一层见面，同时也必然约好了见面的时间。第四维的时间和其他三维空间紧密交织，物理学家给这4个维度起名叫“时空”。因此，准确地说，我们生活的宏观世界其实是三维空间、四维时空。

现在，绝大部分科学家相信时间和空间一样并非看不到，并且认为它们是可以拉伸的结构，甚至还可以打个结。如果真是这样，那么时光旅行可能听起来就不会那么虚无缥缈了。换言之，如果我们能够找到操控时空结构的方法，那么就能实现真正的时光旅行了。

速度时光机

我们大多数人生活在正常的时空中，但绝非危言耸听的是，在我们之中已经有时光旅行之人的存在了。实际上，国际空间站和中国空间站上的航天员，都已经展开了步入未来的时光旅行。你肯定会好奇，他们是如何做到进入未来的呢？

他们主要依靠的就是速度。空间站绕地球飞行的时速超过27000千米，有人曾经在国际空间站里生活了数百个日夜。

他们在返回地球的时候，大约已经向未来迈进了1微秒，也就是百万分之一秒。因此，我们也可以把宇宙飞船看成是一台时光机，它超快的行进速度能够将时间放慢。

那么，时间能否被操控呢？

科学家假设在汽车的仪表盘上放一个里面有光在垂直上下移动的“光时钟”，而当车经过时，路人看到的光时钟里的光则是在呈对角线移动。因此，从车外看过去的人看到的光线移动距离更长。但是，对车里和车外的人来说，光速都没有变。

时间等于路程除以速度，所以坐在车里的人度过的时间比较少。换句话说，对高速行进的人而言，时间过得比较慢。科学家把这种现象称为“时间膨胀”。

欧洲核子研究组织的全球最大粒子加速器位于瑞士日内瓦，近半个世纪里，来自全球80多个国家的科学家在这里研究、实验时光旅行。目前，他们发现了一种有用的时光旅行粒子，叫作“介子”。这种高能量的粒子来自宇宙射线，它不断“轰炸”着地球的大气层，但它的寿命只有约百万分之一秒。

科学家利用粒子加速器推动介子，使它的速度接近光速，它的寿命也会因此而加长。也就是说，介子所对应的时间越走越慢，而加速器外面的时间仍然和往常一样。从某种意义上来说，介子就已经进入了我们的未来。

但是，用速度来打造时光机仍然充满障碍。原来，质量都对应一定的能量，当物体的动量增加时，其质量也会随之增加。一个物体如果以接近光速运动，增加的质量将会接近于无限大。比如，介子以接近光速的速度运动时，其质量是静止时的7000倍以上。

因此，能量是我们进行时光旅行的最大绊脚石之一。简单地说，目前我们还无法让一个人类大小的物体以接近光速的速度运动。即便是用尽地球上已知的全部能量，我们也无法让一枚火箭以接近光速的速度行进。

重力时光机

天无绝人之路。我们当然还有另外一个办法来实现时光旅行，并且这种方法不但能够带人进入未来，还能带人回到过去。

科学家公认的在时间中跃进的方法，除了依靠速度，就是依靠重力了。

简单地说，重力证明了质量是如何弯曲（或者说扭曲了）时空结构的。假设一个物体的质量大到可以和恒星、黑洞抗衡，它就能大大弯曲时空。物体的质量越大，冲击或弯曲时空结构的效果也就越大。哈勃太空望远镜拍到光线经过银河时，其路径会弯曲，从而也证明了质量可以让时空弯曲。而时空的弯曲将帮助我们打造时光机，因为当重力弯曲了时空，它对时间的流逝就有了实际的影响。

摩天大楼一楼的时间就过得比顶楼的要慢一些。因为越接近地球表面，重力越强，时空就越弯曲，而时间也就过得越慢。虽然这是很微小的差别，但如果你在顶楼站上100年，那么你的表就会比一楼的表多跑十万分之五秒。所以，从某种意义上来说，地球本身就是一台时光机。

如果我们把场景换到太空，这种影响就更大了。在距离地球很远的轨道上，时间流逝的速度和地表有所不同，这一点对全球卫星定位系统很重要。我们必须让地面和卫星的时钟保持同步，这些系统才能正常发挥作用。又因为卫星所在的重力场较弱，它那里的时间过得比较快，一天会相差约50微秒。如果我们不去校正，不考虑时间流逝的速率差，卫星导航就发挥不了作用。

地球的重力及其对时空造成的扭曲程度并不足以帮助我们回到过去，但宇宙中有些地方的重力已经大大扭曲了时空。时空多数呈平面，不过在黑洞中就会剧烈弯曲。黑洞的引力能够延伸并弯曲周围的时空，使其成为无比深邃的锥形洞。由于它的重力如此强烈，因此在黑洞中的时间会大大减慢。

对想进行时光旅行的人来说，进入黑洞或许是实现愿望的一种方法。但是，在黑洞中你一定会碰上奇点，它是黑洞中密度最大的一点。因此，你会在奇点被压得粉碎。

不过，很快科学家又发现了宇宙弦，这是一种假设的宇宙大爆炸时形成的细而长且能量高度集聚的管子。据推测，1米长的宇宙弦的质量就要大过地球，因此它也能让时空产生扭曲。所以，如果有两条无限大的宇宙弦相对而过，就可以制造出时光机。科学家假设有一艘超过光速的宇宙飞船，在两条宇宙弦周围绕行，那么它就能赶在自己出发前回来。

但是，按照现在的宇宙弦理论来看，要想回到1年前，大约需要半个银河系的质量。而要操控如此大的质量，势必要有主宰整个银河系能量的能力才行。

时光旅行的各种理论看起来似乎都荒诞不经，但一个多世纪以来，科学家们融合了知识与想象，试图证明时光旅行将会发生。有人或许只去过微秒后的未来，但研究时光旅行的科学家仍然在继续前进。

因为，每一次巨大的冒险，实际上都开始于最初的一小步。（科普中国）