科学瞎想系列之四十七 时空穿越

这个话题可能许多宝宝们都感兴趣，关于时空穿越的故事，宝宝们在科幻电影和小说里经常见到，好奇心驱使人们希望穿越到过去，利用自己已经知道的历史去给过去的人们指点江山，充当一把料事如神的大仙，利用已经知道的股灾或大牛市很很地发笔大财。那么时空穿越是否能够梦想成真？需要什么条件才能穿越？穿越了会遇到什么麻烦？今天老师就给宝宝们瞎想一下时空穿越那些事。

1 关于"光锥"的概念。在讲时空穿越之前先给宝宝们普及一个基础知识，说说"光锥"的概念。

我们生活中发生的事情会以光速向四面八方的空间扩散影响，就像我们把一个石子投入到一个平静的水面，就会在水面上荡起涟漪，水面的波纹从石子的入水点向四处扩散，如果把时间设置为竖直的Z轴，将水平面设置成二维的空间X轴和Y轴，那么就可以把石子入水这件事所形成的影响用一个圆锥模型来描述，圆锥的顶点坐标就是时间t=0和空间为入水点的位置坐标，这个圆锥是以波纹在水中的传播速度形成的扩散效应的物理模型。同理我们这个世界上的任何一个事件，都会以光速来传播，因此任何事件在包括时间在内的四维空间内的影响同样可以用一个圆锥模型来描述，这个圆锥就叫做"光锥"。如果我们在光锥之外，就不会受这个事件的影响，只有在光锥之内，事件才影响到我们。

比如从太阳到我们地球的距离光线需要走大约八分钟，如果太阳已经灭亡，但我们在地球上不会马上受到影响（即我们在太阳灭亡的光锥之外），我们依然可以沐浴在阳光下，只有过了八分钟，我们才能感受到太阳灭亡的黑暗（才进入到太阳灭亡的光锥之内），那么在这八分钟之内，其实我们就生活在太阳灭亡前的历史中。同理，我们每天晚上看到的星空，有的星星可能距我们数十光年，可能那颗星星早已不复存在，但我们依然可以看到它的星光，其实我们看到的是它几十年前的历史，似乎它还"活着"。这其实就说明我们已经穿越到了那颗已经不复存在的星星的过去。

2 穿越的条件。了解了光锥的基本概念，就给宝宝们说说穿越的条件。前面说了，要想看到某一事件的过去，你必须要在这个事件的光锥之外，而要想在这个事件的光锥之外，要么你离这个事件的发生地很远，要么你就得比光跑得还要快，跑到光锥之上。而我们距离事件发生地很远，似乎穿越就没有太大的意义了，就像我们看到几十年前灭亡的一个星球，你看到了它的历史，地球人都看到了，你就不能显摆你的料事如神了，只有你跑的比光还快，这样你才能看到它"没死"的时候，也就是说，如果宝宝们跑得比光速还快，那么你就会看到你死去的祖爷爷，你就会在股市开市前就知道了今天涨跌，你就会稳稳地买进当天要涨停的股票，大发一笔横财。然并卵，因为科学家已经证明了，任何物体的运动速度都不可能超过光速！这也是为什么至今为止还木有人穿越过，我们也木有看到过未来生物穿越回我们这个世界中来的原因。

3 为什么我们跑不过光速。爱因斯坦老兄的狭义相对论已经告诉我们，光速是极限速度，任何物体的运动速度都不会超过光速！老师在系列瞎想第六期“快点跑你将融化在蓝天里”也已经说了，也就是说当你跑到光速时，你的质量将是无穷大、你的时间是无限长、你的尺度为零，嘛意思？就是你成了长生不老、质量无穷大、但谁也看不见你的黑洞，你没了！你还买个P股票！你还当个P料事如神的大仙！谁都看不见你！而且还要躲得你远远的，以免被你吸进黑洞。另外无论从牛顿第二定律还是从爱因斯坦的质能方程看，你都不会超过光速，从牛顿的F=ma看，当速度接近光速时质量m接近无穷大，要想继续加速需要无穷大的力，这是任何动力源都不能提供的; 从爱因斯坦的质能方程E=mc^2看，其实能量和质量是等价的，物体由于运动所得到的能量应该加到它的质量上面，速度越接近光速，质量就会增加越快，越接近无穷大进而所需能量也是无穷大，就不能再加速了，这个假说已被许多加速到接近光速的粒子的实验所证实，这可真不是瞎想！

4 如何才能穿越。前面说了，要想穿越必须要跑过光速，但物理学又说光速是极限速度，不可能突破这个"光速壁垒"，这不就是说不可能穿越了吗？No！在不突破"光速壁垒"的情况下，上帝还给我们留了一线曙光，那就是"虫洞"，广义相对论告诉我们，由于万有引力的作用，空间不是我们想象的那样横平竖直的空间，而是弯曲的空间，甚至光线在经过极大质量的星球附近时也会发生弯曲，这个理论在前不久的引力波发现时已被进一步证实，可以设想，如果空间被巨大的引力吸引弯曲了、折叠了，那么原来离得很远的两个地方就会离得很近，如果在它们之间有一条"捷径"，岂不轻松就穿过去了吗？这个"捷径"就是传说中的"虫洞"，

所谓"虫洞"，顾名思义就是在折叠空间中一个只能允许"虫"爬过去的很细的"洞"，但它不是随便什么人都能找到或知道的洞，它需要满足一定条件才能出现或开放，否则它就是关闭的。老师也从来没找到过，前些年，有几个比老师还NB的科学家试图发明一种时光穿梭机器，就是要找到这个洞，但至今也没有找到，其实仔细想想，老师这么NB的人都没有找到，他们就想找到？切！做梦去吧！

5 你穿越回去后杀了你的祖宗可咋办？我们假设，万一哪天老师找到那个虫洞让你穿越回去了，你杀了你的祖宗可咋办？那后面还能有你吗？这在科学里叫做"佯谬"，相信许多宝宝都会提到这个佯谬。老师告诉你有两种解释: 一是物理定律决定了你要想穿越回去，就只能当一个看客，物理定律约束了你不可能改变历史！你也不可能对古人指点江山臭显摆，不可能通过你已经知道的股市行情去买涨停股票，从一个穷光蛋变成马云，而且穿越回去只有你自己知道、有感觉和体验，古人们是不可能感觉到你的存在，只有这样你才能穿越，否则虫洞不可能为你打开，这是一种解释或一种可能; 另一种解释就是历史不是唯一的，我们现在的生活状况只是历史的一个分支，世界上存在多个历史的分道岔，一旦你穿越回去杀了你的祖宗，那么你就不可能再回到你穿越前的那个历史了，从此你将被扳到另一个历史道岔上，变成了另一个你，而且你再也不知道穿越前的你的历史，你可能已经成为了另一个人的儿子或女儿，从此走向了另一个世界。

关于这个思想，老师在少儿时期就曾有过，那时老师就坚信，天上还有个我，地下也有个我，我这个我在中间，我现在干嘛，天上和地下的我也在干嘛，只不过我们不可能彼此见面，这不就是存在多个平行的世界吗？没想到后来看了许多大牌科学家的书，他们似乎也有类似的学说。不说别的，仅就这一点，知道老师的智商了吧？！也就是老师现在搞了电机了，如果当年搞理论物理，没准老师也成了霍金的脑袋了！切！

不过想想还是算了，我可不想成霍金那样，我还是好好搞我的电机吧！