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【科學講堂】回到過去 須跑得比光快

2017-10-04

狹義相對論:動得越快時間流逝越慢

看科幻電影的時候,你有否在想,假如能夠隨意在時間中遊走,將會是多麼的刺激?你也曾否希冀,如果能夠回到從前,修正過往的錯誤,那人生將會變得多麼的美好?

「時間旅行」其實是否可行?今天就從科學的角度跟大家淺談這個耐人尋味的構想。

可靠蟲洞 超弦理論不排除存在

當我們在高聲疾呼「我很希望能夠在時間中旅行」的時候,其實得仔細想一想,我們究竟是指什麼。因為嚴格來說,要在時間中移動,其實不費吹灰之力。即使我們坐在家中沙發上,什麼事也不做,時間還是會一點一滴地向未來流動的。雖然我們還不能完全理解為什麼時間會流動,但是早已在無從抗拒的情況下作「旅行」。

那麼「走進未來」又如何?比方說我們沒有經歷30年的時光,卻到達了30年後的世界?也就是說我們掙脫了時間流逝的節奏,自身的時鐘比世界的走得慢。

這種現象,其實早已被科學實驗證實了。愛因斯坦(Albert Einstein)的狹義相對論(Special Theory of Relativity),指出了時間流逝的快慢與我們移動的速度有關:我們動得愈快,時間就流逝得愈慢。

原子鐘坐飛機 證時間減速

為了測試這種現象是否屬實,在1971年科學家Joseph Hafele及Richard Keating把4個準確的原子鐘帶到飛機之上,環繞世界飛了兩圈;其後發現這些高速移動過的鐘,的確比留在地面上的時鐘走得慢了一點,而且緩慢的幅度跟狹義相對論預測的完全吻合。

因此,害怕衰老的人們可能要羨慕起光線來了。對於以光速移動的光線來說,時間其實是靜止了的。這樣看來,要「走進未來」並非不可能:我們只需要努力地不停跑動就可以了。

可惜的是,跟光速相比,我們移動的速度(包括飛機飛行的速度)實在是緩慢得可憐,以致時間緩慢下來的幅度,也實在是微乎其微。

當然我們最有興趣的,可能還是「回到過去」。從狹義相對論的角度來看,假若我們能夠跑得比光快,就可以「回到過去」。然而,我們還未找到跑得比光快的辦法。科幻小說及電影中,經常提及「蟲洞」這個概念,甚至還經常有人說,高深的超弦理論(Superstring Theory)容許蟲洞(wormhole)的出現。

蟲洞理論上極不穩定

簡單來說,蟲洞就是在時空嚴重扭曲的狀態下,將未來和現在(或過去)連結起來的捷徑。縱使超弦理論並不排除蟲洞的存在,這些理論上的蟲洞卻是極度不穩定,它們要麼一閃即逝,要麼能被一顆小小的原子輕易毀滅。要「回到過去」,絕非易事。

小 結

當然,倘若我們能夠回到過去,最大的問題可能是因果關係的崩塌:假如我們在回到過去的時候,不小心殺死了自己的祖先,那麼哪個才是「因」、哪個才是「果」?如果我們的過去能夠輕易地被他人更改,我們的人生又會有什麼意義? ■張文彥博士

作者簡介:香港大學土木及結構工程學士。短暫任職見習土木工程師後,決定追隨對科學的興趣,在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位,修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師,教授基礎科學及通識課程,不時參與科學普及與知識交流活動。

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