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第7章

夢 幻 穿 越

"聽，隔壁就是一個宇宙地獄：去吧！"

這也是卡明斯說的。

我們想到隔壁去。

周游多元宇宙，一場激動人心的旅行。想想看，背包客立志走遍全天下(呃，天上的天上，天外的天外)，墻上貼一幅多元宇宙地圖，到一個宇宙，插一面小旗！

但是，我們要考慮一個現實問題：我們能走多遠，或者說能跑多快？到現在我們連太陽系都沒有走出去過，而太陽不過是我們這個宇宙一粒微不足道的沙子。以人類現在能夠制造的速度，別說造訪多元宇宙，要近距離拜訪旁邊一粒沙子，都是令人望而生畏的漫漫長路。即便我們搭乘"旅行者1號"飛船，以狙擊步槍子彈17倍以上的速度狂飆，要到半人馬座的比鄰星還需7.4萬年。

更令人沮喪的是，相對論在這個宇宙的每一處地方都豎起醒目的告示牌：限速，30萬千米/秒！

沒人抄罰單，是物理定律不允許。本宇宙最快的東西是光，速度極限就是這個。——咦，為啥這么？幾乎所有初次聽說此事的人都不服氣，網絡論壇上爭論急了還要罵人。人們普遍有一種堅定的信念：一切皆有可能，科學家們一定是自負狹隘，思想不夠解放。所以許多科幻都拒絕接受以光速為宇宙速度的極限，所有飛船都要裝配比核能驅動還強大的引擎，堅持進行超光速飛行，要不然，星際旅行的故事沒辦法展開。

我也不服。依我聽明白的科學意見，原因是光子的靜止質量為零。想想看吧，它零負擔飛行，你怎么跟它比！非要想超過光速，就意味著質量不能高于零——呃，那是什么東西？

我真正不服氣的是，質量為零就為零罷，為何還要堅持以每秒30萬千米的速度、并且總是以這個速度飛行呢？光子有沒有慢慢散步甚至停下來歇一歇的時候？據說，光速恒定，是一項硬邦邦的"宇宙常數"，就像"人是鐵、飯是鋼"那樣，相當于不證自明的公理。

概略地說，宇宙在大爆炸創生之初，萬物的基本粒子還沒有形成質量時，就是以光速飛行。它們后來減慢了速度，僅僅是因為各種粒子相互作用、相互粘連，形成了質量。而光子從來不與任何粒子發生牽扯作用，所以它沒有理由改變自己最初的飛行速度。

換個角度再深刻地看，如果我們把每秒30萬千米視作靜止，就可以反過去考察，為什么宇宙時空、萬事萬物都是以每秒負的30萬千米的速度進行運動？嗯，這才是真正需要提出解釋理由的事情。

我相信科學家一定懂得更多深層次的原因，但我確實沒有找到任何科學家直截了當說清楚這個事情，或者我從來沒有聽懂過。再纏問，他們就要鄙視我笨了。也許這就是"科普TOE三大古怪定律"之"不可說定律"的又一個例子。對于宇宙以光速為極限速度的問題，迄今為止，具體、最到位的解釋，還是美國電影導演伍迪?艾倫說的：

比光速移動得更快不可能，當然這樣也不可取，因為你的帽子老是會被吹掉。

既然如此，接受這個限速吧。那么，我們應當清醒地明白，對于游歷大宇宙的雄心壯志來說，如果我們的飛船在升級引擎和改進燃料方面動腦筋，純粹就是白費勁。要知道，就算達到光速了，想要穿過銀河系還需10萬年，我們終其一生，又能跑多遠？

必須抄捷徑——穿越時空。

1相對論發現 時間空間不實在

穿越時空，大概算得上人類的及時幻想，從我們穿著獸皮褲在山洞里敲石頭那時起，從我們穿著開襠褲在河邊玩泥巴那時起。

現在，我們的科學說，穿越夢是有希望的。相對論雖然關掉了極限速度的大門，但也在旁邊打開了一個抄捷徑的小小窗口。根據相對論時空一體理論，如果不嫌棄穿越尺度的話，穿越可是比家常便飯還要簡單和容易的事情。這是愛因斯坦最偉大、也最令人困惑的發現(我不大愿意說偉大發現之一)。

時空結構有彈性、可翹曲，就是相對論的奇妙發現。我們自古認為，宇宙就是時間加空間，往古今來的時間就這么流淌著，四方上下的空間就在那兒呆著。宇宙就是一出戲，萬事萬物作演員，時間空間是舞臺。愛因斯坦突然踢爆一個驚人真相：這些，都是錯覺。

這個，算得上"科普TOE三大古怪定律"之"不實在定律"。

時空既然有彈性，穿越必然有機會。如果能把1年的時間縮短為1天，1萬千米的空間縮短為1厘米，很多事情就好辦了。物理科學贊成，下面我們還可以親自進行驗證。實際上，相對論提供的穿越前景遠不止這一點，比如，從理論上講，時間不僅可以縮短，甚至可以(至少沒有理由反對)回流。

本節以下內容，試圖要解釋相對論關于時空不實在到底是怎么回事。我寫起來已經非常糾結，你讀起來可能還會犯暈。如果你是個急性子，著急想知道如何穿越，可以直接跳過，手指撥一撥，穿越到下一節。

全宇宙沒有一個統一的"此刻"。

時間、空間不實在，特別難以理解的是時間的不實在。愛因斯坦說："對我們這些有堅定信念的物理學家來說，過去、現在和未來的區分是一種錯覺，盡管這是一種持久的錯覺。"只是這么說來說去，沒人明白怎么回事，也沒人會服氣，好講一個具體例子或簡單實驗什么的。

下面我們以"此刻"為例。科學認為，全宇宙就沒有一個統一的"此刻"。因為，宇宙間不存在靜止不動的事物，而運動必然造成時間的膨脹收縮，不同的運動主體相對于不同的觀察者，時間刻度是紊亂的。比如黑洞旁邊，時空嚴重扭曲，那里的時間流逝就跟其他地方明顯不一致。不僅如此，由于光速的限制，所有的信息的傳遞都有延遲效應，導致宇宙各處對"此刻"的認知是混亂的。究竟怎么回事，我們不妨著眼于簡單的事情，看看著名的"時間切片"思想實驗。

想想此刻，你感覺的此刻，全宇宙什么樣子？你的此刻，跟太陽的此刻一樣嗎？肯定不是。假如此刻你點燃了一顆爆竹，就在爆竹炸開的一剎那，太陽突然坍縮為一個黑洞了。那么，你能說這兩件事同時在此刻發生嗎？不能，因為你要等到8分鐘以后才知道太陽遭遇的悲劇。這樣，你不得不承認，所謂"此刻"有兩個標準：一個是你看見的此刻情景，一個是實際的此刻情景。

我們來捋一捋這個情況。此刻，你抬頭望星空，那么滿天星斗此刻的實際情況，并非你此刻看見的樣子。

1) 假如你看見(必須強調是"你看見")天空中此刻是這樣一幅場景：太陽恰好正在打一個噴嚏——阿切；阿爾法星恰好踩到一塊香蕉皮摔倒在地——啪嗒；織女星恰好失手摔壞了一只茶杯——哐啷。

2) 那么我們應該明白，這三件事情在你眼里是同時發生的，而它們實際并不是同時發生的：太陽打噴嚏是8分鐘以前的事情，阿爾法星摔倒是4年多前的事情，織女星摔杯則是在你上輩子發生的事情。然而，這幾件事卻是同時在此刻映入你的眼簾。

3) 實際的此刻，在你抬頭望星空的此刻，真正同時發生的事情是：太陽因熱傷風正在前往醫院途中；阿爾法星因4年前的香蕉皮事件摔斷了腿，現在還在進行康復訓練；織女星則在寫回憶錄，正在努力回憶很久以前摔破茶杯的故事。而這些，你此刻并不知道，需要等到以后才能看見。

這個情況捋清楚了，我們就進一步明白，所有映入我們眼簾的場景，只是全部天體的光影場景。我們看到的，永遠只是已經拍成并在播放的"電影"，并非所見即所得。越遠的天體，我們看見的是它越早期的光影。由于光的速度太快，我們的常識不大能夠理解這種延遲效應。現在考慮一下比光慢的聲音，比如雷電的情況。一個霹靂打下來，我們總是先看見一道閃電，然后才聽見一聲巨響。因為光比聲音傳播速度快。如果這個霹靂擊穿了我們的保險絲，那么這個不幸事件發生的時間，一定是發生在閃電時刻，而不是聽到聲音的時刻。在宇宙空間，由于天體距離非常非常遙遠，即便是極速的光，也存在明顯的延遲效應。

現在回到剛才抬頭望星空的時候。假如沿著你的視線，用一張巨大的照相機膠片在整個宇宙全部場景里切下一刀，在這張切片上的一切場景，就是你的"宇宙此刻場景"。只不過，這是一張斜著切下去的"時間片"，越遠的地方，越往后斜，因為你只能看到那里更早的場景。

時間切片！明白了。

沒完，還有故事。這樣的時間切片也并不靠譜，它經常都要發生偏轉。布萊恩?格林在《宇宙的結構——時間、空間以及真實性的意義》第5章《冰封之河》中，討論了時間切片如何偏轉。以下內容是我所作的更加通俗的表述。

假設此刻，你往宇宙深處100億光年遠的一個星球上望去，那方有個叫丘巴卡的外星人(格林舉例引用的科幻電影角色)也往這方望來，你們四目相對。

這很不容易，要知道，你們雙方看見的光影場景，已經在你們之間傳播了100億年。就是說，你看見的，應該是那方100億年之前的情況，他看見的，也應該是這方100億年之前(對他來說)的情況。

咦，有點亂！如果上帝站在宇宙穹頂上，在你們中間位置觀察，他看到的是，不管什么輩分，反正你倆同時互相看見了。現在，上帝在你倆之間放一塊時間切片，算作共同的"此刻"。

下面，請丘巴卡蹬上自行車，以時速10英里動起來，情況將發生微妙變化。

如果丘巴卡是離你遠去，那么，你這方的光影場景，將需要更多一點點時間才能傳播過去，就是說，他將看見你更早一些時候的情況，對不對？這一點點錯位，經過100億光年超長距離的放大，就變得非常明顯了：他將看見你150年之前的情況，那時你還沒有出生。時間切片向你的過去偏轉了，他的"此刻"，實際是你的150年前。有關推算過程比較糾結復雜，此處略去。

如果丘巴卡調轉自行車朝你而來，同理反推，他將看見你150年之后的情況，那時你的后輩子孫都長大了。時間切片向你的未來偏轉了，他的"此刻"，變成了你的150年之后。

荒唐！你肯定會說：無論他看見什么，現在、此刻，我在讀書，他在騎自行車，這個是鐵打的事實。我們這邊尚未發生的事情，遠方的丘巴卡怎么可能看見呢？是的，但這里需要強調和重申的關鍵問題是：大家看到的和談論的，都不過是光影場景！

這一方，你過去和未來前后各150年、共300年的光影場景，先后發射到宇宙中去。那一方，丘巴卡要花300年時間，來逐一觀看這些發射過去的光影場景。請注意，這些發射過去的光影場景，就如潑出去的水，或者射出去的子彈，跟你本人是沒有關系的。因此，我們可以換作如下比方，以利深入理解。

假設此刻，你向丘巴卡方向發射一顆光速子彈，100億年之后，這顆子彈擊中丘巴卡。那么我們可以解釋為，丘巴卡"看見"了你的此刻場景。你的開槍與丘巴卡的中槍，算作"此刻"事件。假設你此前已經發射了一顆子彈，此后還將發射一顆子彈，事情就有意思了。100億年之后，這三顆子彈先后飛到丘巴卡面前(當然，這個時候太陽系都早已壽終正寢)。如果丘巴卡往遠方躲閃，他可能被早前發射的子彈擊中。如果丘巴卡迎面往前跑，則可能被后來的子彈擊中。

如果我們定義中間那一發槍擊算雙方共同的"此刻"，那么，丘巴卡往后躲就等于"看見"你的過去，迎面跑就等于"看見"你的未來！細細品味不難明白，所謂"此刻"，在全宇宙就是凌亂的。

時間、空間說到底都是主觀感覺。

以上我們關于"此刻"的討論，還只是可以幫助理解相對論的常識。相對論關于時空不實在的理論更復雜一些，概括起來內涵有三：

及時，全宇宙沒有一個均勻的時間節拍，也沒有一個均勻的空間分布。既然是主觀感覺，處于不同情況的人，一定有不同的感覺。時間可以有急有緩，空間可以有伸有縮，他倆也是宇宙這出大戲里相當有個性的演員，而不是萬古不變的舞臺背景。

第二，時間和空間是一對魔幻的連體寶貝。相對論把它們叫作"時空一體化結構"。任何時候任何情況下，都不能把時間和空間分開來考慮。格林說："無論什么時候，只要我坐下來閉上雙眼，試著想一想某個或某件既不占任何空間也沒經歷任何時間的東西或事情，我都會大腦短路。""要真的清除了空間和時間，那么甩掉你的影子易如反掌。"時空既然一體，那么時間的變化就必然導致空間的變化，反之亦然。就像你家的房間布局，房間總面積就那么大，如果你想增加長度，就必須相應地減小寬度。對此，如果我們聯想物質與能量可以相互轉化的等效關系，也許有助于理解這個鬧心的問題。

第三，運動和質量改變時空。運動越烈，質量越大，時空扭曲就越顯著。你可以想象，喧囂鬧市不僅把空氣弄得混濁嘈雜，也在攪擾著看不見、摸不著、聞不到的時空，使之凌亂不堪。再作一個不恰當的比方，想想孩子們玩的海洋球池，宇宙時空好比一座巨大的海洋球池，萬物就深深地淹沒在塑料球的池中，在這樣的池子里待著或者奔跑，都會擠壓扭曲海洋球。不過這些塑料海洋球小到、輕到，人們無法直觀感覺到罷了。

還是不知所云？相對論問世之初，全世界都沒有幾個人知其所云。當初愛因斯坦獲諾貝爾物理學獎時，頒獎詞說是獎給他電磁力方面的科研成就，并沒有提到他的相對論。理論物理說到底還是不靠譜，諾貝爾物理學獎偏愛實驗物理。

仔細想想，人們對時空的錯覺，都是鐘表和尺子鬧的。在我們身居山洞、鉆木取火的那些年代，天上就只有日月星辰，從來就沒有掛著任何鐘表和尺子，我們何曾糾結過時間空間！無論如何，大自然的事情就是這個樣子。

現在，這個大秘密已經被人類揭穿了，上帝表示相當憂慮。

……