话题背景:近日,英国《每日电讯报》报道说,以色列工学院教授阿莫斯·奥里成功制造了一个时光机器的理论模型。人类是否能够驾御时间,从而自由地在时空中穿梭成为一个热点话题。

吴中祥介绍:参加“两弹理论设计”,1980年获国家自然科学奖一等奖。1972年调中国科学院力学研究所,研制高能激光器、研究激光物理,为研究员。离休后,创建了“时空可变系多线矢世界”新理论体系,提出了一些新的物理理论和结果,是相对论、量子力学及其场论的新发展。
时间旅行是一种科学幻想活动,指人离开现在而置身于过去或未来。自近代科学奠基以来,时间旅行就一直是人们津津乐道的话题之一,各种幻想时间旅行的文学和影视作品层出不穷。然而,真正有意义的是学者们对时间旅行所作的科学范畴内的严格讨论。
时间旅行的理论依据
时间旅行的可能性在理论物理研究领域,一直很严肃地被探讨着。
众所周知,迄今为止人类在空间与时间上获得的自由度是很不相同的。我们可以沿空间各方向自由地运动,却无法随意地驾驭时间。时间就像一条漫漫长河,世间万物仿佛是河里的漂浮物,只能随波逐流。
我们知道,在牛顿的时空观里,时间虽是空间各分量的函数,但是它与参照系的运动无关,不受参照系运动的影响,即所谓“绝对时间”。很明显,在这样的绝对时空观里,时间旅行不具有理论基础,它的存在只是一种幻想。
但是狭义相对论的提出,对牛顿的绝对时空观产生了一次重大变革。在狭义相对论中,时间还是作为参照系与空间的3维正交的另外1维,而与参照系的运动密切有关。时间不再是绝对的概念,这已经被物理实验所证实。
但是,由此却产生了认为在运动的参照系中时间的流逝会变慢——这个著名的时间延缓效应的误解,将狭义相对论的这种新结果,误认为给时间旅行开启了一种具有理论依据的可能性。
在狭义相对论诞生10年后,爱因斯坦提出了广义相对论。在广义相对论中,时间和空间不仅如狭义相对论中一样与参照系的选择密切相关,而且还有赖于物质的分布与运动。
由此产生的一个不同于狭义相对论的重要结果是:它表明时空在某种意义上就会像流体一样,在引力的作用下,受到运动物质的拖曳,而弯曲、改变。我们的“未来”还会受到物质相互作用和运动的影响。在不同时刻、不同地点,“未来”有可能指向不同的方向,这是一个奇妙的结果。
笔者认为,广义相对论的“三大验证”(水星近日点的进动、光子在引力场中的频率红移和偏折)等事实已经证实:由于存在相互作用力,在非惯性牵引运动系之间,相应的时空的确会产生相应的弯曲特性。
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