一位偉大的科學(xué)家利用現(xiàn)在為人所知的技術(shù)設(shè)計(jì)了這樣一臺機(jī)器：它能在宇宙中開辟通向遙遠(yuǎn)時(shí)光的道路。本文中，他向讀者解釋了如何在過去與將來的時(shí)間旅行中使用這臺機(jī)器。那么，我們真的能夠穿越時(shí)光，回到過去或邁向未來嗎？

“時(shí)間旅行是可行的，而且我們知道如何去完成它。”保羅-戴維斯(Paul Davies)，這位或許是繼斯蒂芬-霍金(Stephen Hawking)之后最知名的物理學(xué)家一邊這樣說，一邊把我們請進(jìn)他位于悉尼的辦公室，他目前在澳洲工作和生活。為了與他會面，本刊記者一直飛到了澳大利亞，因?yàn)檫@位英國科學(xué)家已經(jīng)構(gòu)想出了世界上第一臺時(shí)間機(jī)器，并在他最新出版的書中描述了制造這臺機(jī)器的方法。

時(shí)間機(jī)器當(dāng)然還沒有被造出來，因?yàn)檫€有一些尚待解決的技術(shù)和政治問題。不過這部機(jī)器所需的大部分零件已經(jīng)散布在世界上最先進(jìn)的研究實(shí)驗(yàn)室里了。

保羅-戴維斯身著方格襯衫，頭發(fā)和胡子梳理得整齊講究，表情堅(jiān)定自信，讓人一眼就能看出是個(gè)典型的英國人。他在談起時(shí)間旅行就像在談?wù)撘粋€(gè)人們僅僅因?yàn)閼卸瓒鴽]有去充分利用的機(jī)會，好像這臺機(jī)器已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，只等首批“時(shí)間旅行家”去駕馭它。

相關(guān)理論源自這樣一個(gè)觀念：像三維空間一樣，時(shí)間是一個(gè)可變的維數(shù)。這也是1905年愛因斯坦提出的《相對論》的核心思想，在戴維斯看來，正因?yàn)檫@樣，我們已經(jīng)掌握了時(shí)間旅行的公式將近一個(gè)世紀(jì)。

人們?nèi)绾尾拍苓M(jìn)行時(shí)間旅行呢?

“相對論為我們提供了在未來時(shí)光中旅行的兩種方法。一個(gè)是以高速進(jìn)行運(yùn)動，由于這種運(yùn)動而造成的時(shí)間扭曲，狹義相對論對此做出了解釋。如果我們有一艘速度達(dá)到光速99.99999%的飛船，就可以在6個(gè)月內(nèi)進(jìn)入公元3000年。”這種旅行是相對論的結(jié)果，它與著名的“雙生子佯謬”有關(guān)，也是愛因斯坦理論的一個(gè)直接結(jié)果。孿生兄弟中的哥哥以接近光速開始其太空旅行，而弟弟留在家里。哥哥到達(dá)10光年以外的目的地之后立即以同樣的速度返航。

對于留在地球上的弟弟來說，時(shí)光流逝了20年，也就是哥哥以近光速旅行所花去的時(shí)間。但對于旅行中的哥哥來說，時(shí)光流逝的速度卻要慢得多。事實(shí)上，相對論告訴我們，時(shí)間會隨著速度的增加而放慢步伐。對于哥哥來說時(shí)間僅僅過去了3年，當(dāng)他回到地球上時(shí)，就會發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)跨進(jìn)了17年后的未來時(shí)光中。

按照這些理論，人們能夠以非常接近光速的速度旅行，但實(shí)際上可以達(dá)到這么高的速度嗎?

在這方面沒有任何禁區(qū)，只是一個(gè)成本問題。為了把一個(gè)10噸重的負(fù)載加速到光速的99.9%，需要使用100億億焦耳，這相當(dāng)于全人類幾個(gè)月的能源生產(chǎn)總量。”

進(jìn)一步接近每秒30萬公里速度的成本當(dāng)然會更高。

因此，只要我們擁有必要的資本就可以向未來出發(fā)?

“我不排除我們能做到這一點(diǎn)，在太空中有取之不盡用之不竭的能源，只要我們?nèi)ラ_發(fā)它們。這實(shí)際上成了一個(gè)政治問題：做出對太空進(jìn)行必要的技術(shù)研究和開發(fā)的決定，以便使人類能夠利用宇宙中大量的能源。但是還有另外一個(gè)問題：以高速系統(tǒng)進(jìn)行的時(shí)間旅行或許只能進(jìn)入未來卻沒有辦法回來。事實(shí)上，假如我們的超級宇宙飛船到達(dá)了公元3000年后再返航，有可能只會在地球的未來時(shí)光中又跨出了一大步。”

這是因?yàn)闀r(shí)間旅行并不取決于運(yùn)動的方向，而只取決于它的速度。

相對論提供的另一個(gè)時(shí)間旅行的方法是什么?

“這個(gè)方法是愛因斯坦1908年以廣義相對論提出來的，這個(gè)理論將狹義相對論進(jìn)行擴(kuò)展，其中包含了重力對時(shí)光產(chǎn)生的多種效應(yīng)。新理論令人驚訝的結(jié)論在于重力會使時(shí)間放慢，而我們也可以驗(yàn)證這一點(diǎn)，比如地球的重力每300年可以讓鐘表慢1微秒。1976年，物理學(xué)家羅伯特-維索特(Robert Vissot)和馬丁-列文(Martin Levine)向太空中發(fā)射了一枚載有時(shí)鐘的火箭，他們觀察到這個(gè)時(shí)鐘與放置在地球上同樣的時(shí)鐘相比，多獲得了1/10微秒。為了在未來的時(shí)光中旅行，只要利用那些強(qiáng)度遠(yuǎn)高于地球重力的引力場，比如中子星的引力場。中子星是那些在耗盡自身的燃料之后，由于受自身質(zhì)量的影響而收縮到只相當(dāng)于原來體積很小一部分的天體，但它們的總體質(zhì)量仍維持在一個(gè)很高的水平;其中一些中子星僅比地球上的一座城市大一點(diǎn)兒，但其質(zhì)量卻超過了太陽。它們自身強(qiáng)大的重力使其原子變成了一堆中子，這種重力作用會產(chǎn)生比地球重力影響要明顯得多的時(shí)間扭曲：中子星上的7年相當(dāng)于地球上的10年，因此，只要讓我們的飛船到達(dá)這樣一顆中子星上(比如位于巨蟹星云中的那一顆)就會在未來的時(shí)光中邁出一大步。但問題是我們?nèi)绾文茉斐鲆凰夷艿挚怪凶有歉浇鼧O其惡劣條件的飛船來。在這種情況下，我們同樣也無法從未來時(shí)光中返航。”

假如我們想進(jìn)入過去的時(shí)光中呢?

“相對論也允許在過去的時(shí)光中旅行。對于廣義相對論來說，時(shí)空可以被彎曲到與其自身聯(lián)接的地步，因此可以在時(shí)間和空間中創(chuàng)造‘封閉曲線’。

第一個(gè)勾劃出封閉時(shí)間曲線的人是愛因斯坦的一個(gè)朋友、奧地利數(shù)學(xué)家?guī)鞝柼?戈德爾(Kurt Goedel)。他在解算相對論中關(guān)于引力場的方程式時(shí)，發(fā)現(xiàn)在空間中可以找到一條通向旋轉(zhuǎn)著的宇宙的螺旋體軌道。不過他解出的方程式答案需要假定宇宙處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，而今天人們卻認(rèn)為宇宙并不旋轉(zhuǎn)。但他的功勞在于證明了相對論并不排除物質(zhì)的一個(gè)粒子，從理論上也包括人類，可以到達(dá)過去的時(shí)光以及從將來的時(shí)光中返回。”

事實(shí)上，戈德爾寫道：“乘座一艘飛船沿著一條足夠?qū)拸V的航線往返旅行，我們可以到達(dá)過去、現(xiàn)在以及未來時(shí)光中的任一個(gè)地區(qū)并返回。”在看完朋友解方程式的結(jié)果后，愛因斯坦也承認(rèn)，在構(gòu)思廣義相對論的過程中，這種時(shí)空中存在可讓人回到過去的封閉曲線的可能性曾折磨了他很久。

但是戈德爾的想法建立在一個(gè)錯誤的前提上，即宇宙是旋轉(zhuǎn)的。這樣的話，我們又該如何進(jìn)入到過去的時(shí)光中呢?

“戈德爾提出的旋轉(zhuǎn)說法并不是我們拜訪祖先的惟一手段。最新的理論當(dāng)中就有‘蟲洞’說(wormhole)，這是給黑洞起名的美國天文物理學(xué)家約翰?維勒(John Wheeler)提出來的。蟲洞是空間結(jié)構(gòu)中的一條捷徑，它可以在光到達(dá)之前將兩個(gè)非常遙遠(yuǎn)的點(diǎn)聯(lián)接起來，因此這也是通過一條捷徑進(jìn)入