物理应用-时间旅行进展论述.docx

时间旅行的研究进展论述摘要：“关于时空旅行，文学家和科学家都作了大量浪漫的想象，爱因斯坦1917年著名的引力场方程，是这类想象力的基本温床。不少科学家相信，借助“虫洞”可以进行时间旅行，还能够通往不同的宇宙空间。而一旦人可以回到过去并干预历史，因果律就要受到挑战，欲摆脱因果律的困境，则可求助于“多世界”理论。不管如何，时间旅行的研究进展都十分缓慢。”关键词：“时间旅行；虫洞；多世界；科学幻想；相对论”第一章引言记得小时候看过一部特摄片《时间旅行》，每每感叹于剧中人物往返过去未来的能力，令人羡煞。现在每当看到关于时间旅行方面话题的电影都十分吸引我，在电影中讲述了许多关于时间旅行的概念，也讲了时间旅行研究进展的难度，以及穿越时间后，回到过去或者去往未来所碰到的伦理问题，已经包含一系列关于关于维度对于时间有所关联的一系列问题。第二章理论研究基础对于时空旅行做出最卓越贡献的无疑是爱因斯坦。1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，其核心是光速恒定，所有运动甚至时间本身都要与其对应，由此爱因斯坦首次提出时间是相对的。根据爱因斯坦的这个理论，推出运动会使时间变慢，如果如果运动足够快以致于能超越光速，那么时间就会倒着走。运动使时间变慢的假想在1971年被科学家证实了。1971年，物理学家理查德·基廷和乔伊·哈夫勒将4个极为精确的原子钟放在一架航行的飞机上。飞行之后，这些原子钟与地面的原子钟相比，的确慢了59纳秒。这称为“时间膨胀”，也无疑的证明狭义相对论完全正确。1915年，爱因斯坦更为深奥的广义相对论的问世。广义相对论把引力、空间、时间这几者联系起来，预言引力会使时空发生弯曲。1919年，人们通过观察日食发生时星光的变化，发现太阳引力的确会使星体光线发生弯曲。从而这一理论也得到了证实。1935年，爱因斯坦和罗森在论文中根据场方程推出的通道，被称为爱因斯坦-罗森桥。在论文里这座桥是无法通过的，当飞船想通过桥时，桥就会断裂。但1949年，奥地利数学家戈德尔通过计算发现，在某些特定情况下，桥不会断裂，广义相对论是允许人们可以回到过去的，这令爱因斯坦都感到非常的吃惊。1957年约翰·惠勒正式给这条时空的捷径起了个名字——虫洞。在天体物理学中，“虫洞”的意思，按照史蒂芬·霍金在《时间简史》(A Brief History of Time)中的通俗解释是这样的：虫洞就是一个时空细管，它能把几乎平坦的相隔遥远的区域连接起来。??因此，虫洞正和其他可能的超光速旅行方式一样，允许人们往过去旅行。在研究过程中存在着一个问题是：如果你在你10岁的时候见到了30岁的你，并告诉了10岁的你许多的事情，然而就离开了，这并不会发生什么事情。但是，30岁的你在离开时如果出现了意外无法离开了，那这时就会出现两个你，那该如何进行解释。距这个问题存在着不同的观点：第一种是说人类能通过虫洞回到过去或者去到未来，说得更直白一点，就是从理论上说，虫洞可以让人从一一个世界(时空)到达另一个世界。第二种是说人类无法回到过去或去到未来。第三种是说大自然会对其做出合适的处理。不管怎样虫洞其实只是一个数学模型，关于它的各种设想都被视为是对爱因斯坦引力场方程的不同解答。如今有不少科学家相信，仍然可以利用虫洞进行时空旅行。关于时空旅行的另一个重要理论是黑洞理论。黑洞理论是l916 年由施瓦茨·柴尔德提出来的，他把宇宙看做一张颇具弹性的塑胶纸，当一个很重的球落在它上面压得它凹下去的同时，也把周围的时空扯过来形成凹坑，这个凹坑便是时空的断裂点，在这个点上相距几十甚至几百光年的两处地方被拉到一起，您若有本事站在黑洞边缘，只需一抬腿即可迈进另一个可望而不可即的星系。第三章理论研究难题及解决方法霍金在他不久前在一篇探讨如何建造“时间机器”的文章中，详细地分析了人类如何利用自然规律实现“时间旅行”的伟大梦想。关键就是第四维，一切物体都有时间以及空间的长度。时间旅行意味着我们要经过第四维。为此，他提出了三种穿越路径：虫洞、黑洞和光速。霍金认为，从理论上讲，虫洞或时光隧道不仅仅能把我们带到别的星球。如果两端在同一个地方，且由时间而非距离分离，在遥远的过去，飞船就能在地球附近自由出入，或许恐龙会看到飞船登陆。但他同时提出一个“疯狂科学家”悖论：一个科学家在建造虫洞一一仅需一分钟就来到过去，通过虫洞，科学家可以看到一分钟前的自己。如果这位科学家利用虫洞向以前的自己开枪，会发生什么?他现在已经一命呜呼。那又是谁开的枪呢?这便是悖论。这种时间机器会违反整个字宙所遵循的基本规则。这就是时光旅行是否可行所一直受到的“祖父悖论”的困扰。“祖父悖论”又被称为“外祖母悖论”。它是一种时间旅行的悖论。该悖论与霍金提出的“疯狂科学家”悖论大致相同：假设你回到过去，在自己父亲出生前把自己的祖父母杀死；因为你祖父母死了，就不会有你的父亲；没