運送到 過去 或是 未來 的 機器 是 可能 的 嗎 ？ 在 時間 中 向 未來 旅行 ， 好像 並 不 是 很 困難 的 。 如果 你 接近 於 光速 運動 或者 身處 強大 的 引力場 中 ， 會 感到 時間 流逝 得 比 其他 人 更 緩慢 ， 這樣 ， 你 就 進入 了 別人 的 未來 。 旅行 到 過去 可 需要 一定 的 技巧 ， 根據 相對論 ， 這 一 旅行 可以 發生 在 特定 的 時空 結構 裏 ： 一 個 旋轉 的 宇宙 ， 一 個 旋轉 的 柱體 ， 以及 非常 著名 的 蟲洞 ── 一 條 貫穿 空間 和 時間 的 隧道 。 想像 時間 旅行 可 是 件 趣事 ， 即使 是 出於 娛樂 消遣 ， 也 會 讓 一些 理論 物理學家 孜孜不倦 地 去 研究 這 個 問題 。 另一方面 ， 這 種 研究 也 有 著 更 嚴肅 的 意義 。 如果 真的 可能 有無 限制 的 時間 旅行 ， 那麼 人們 通常 理解 的 因果 關係 就 會 遭到 挑戰 ， 因為 因果 關係 本身 是 建立 在 時間 先後 關係 基礎 上 的 。 而 因果 關係 又 是 一 個 統一 的 物理學 理論 的 關鍵 部分 ， 所 的 故事 發現 第二 個 愛因斯坦 * 270 * 【 第四 章 】 以 ， 在 原則 上 ， 這樣 一 個 統一 理論 的 性質 可能 會 受到 極為 嚴重 的 影響 。 在 目前 來 說 最為 完善 的 時間 概念 是 根據 愛因斯坦 的 相對論 來 界定 的 。 在 相對論 之前 ， 時間 被 廣泛 地 認為 是 絕對的 和 普遍 的 ， 不管 人們 的 物理 狀態 如何 ， 時間 對於 每 個 人 都 一樣 。 而 在 愛因斯坦 的 狹義 相對論 中 ， 兩 個 事件 的 時間 間隔 取決 於 觀察 者 如何 運動 ， 運動 狀態 不同 的 兩 名 觀察 者 對於 同樣 的 兩 個 事件 將 會 體驗到 不同 的 持續 時間 。 人們 經常 用 「 雙生子 佯謬 」 來 描述 這 種 效應 ： 假定 莎莉 和 山姆 是 雙胞胎 ， 莎莉 搭乘 一 艘 飛船 以 高速 駛向 附近 的 一 顆 恒星 ， 然後 返回 地球 ， 而 山姆 只 呆 在 家 裏 。 對於 莎莉 而言 ， 旅行 大約 持續 了 1 年 ， 但 當 她 返回到 地球 並 跨出 太空船 時 ， 她 發現 地球 上 已經 過去 了 10 年 ， 現在 她 的 兄弟 比 她 大 9 歲 。 儘管 他們 在 同 一 天 出生 ， 可是 莎莉 和 山姆 不再 具有 相同 的 年齡 ， 這 個 例子 說明 了 一 類 有限 的 時間 旅行 。 實際 上 ， 莎莉 已經 跳躍 到 了 9 年 後 的 地球 的 未來 。 科學家 們 估算 過 ： 在 航空 飛行 中 ， 以 920 公里 的 時速 飛行 8 小時 ， 相對於 慣性 參考系 累積 的 時間差 為 10 毫微秒 ； 在 核潛艇 巡遊 中 ， 在 300 公尺 的 深處 待 6 個 月 ， 相對於 海平面 累積 的 時間差 為 500 毫微秒 ； 宇宙 射線 中 的 自由 中子 ， 在 能量 高達 1018 電子 伏特 時 ， 累積 的 時間差 由 15 分鐘 延 【 科普 ｅ 世代 】 10 __UNDEF__ Story of Light 科學 狂想曲 *271 * 長 至 30000 年 ； 當中子星 紅移度 為 0.2 時 ， 相對於 外太空 ， 時間 膨脹 了 20％ 。 時間 膨脹 的 效應 ， 總會 發生 於 兩 名 做 相對 運動 的 觀測 者 之間 。 在 日常 生活 中 我們 察覺 不 到 奇異 的 時間 撓曲 ， 因為 只有 當 運動 接近 於 光速 時 ， 這 一 效應 才 會 變 得 顯著 。 即使 以 飛機 的 速度 ， 在 一 次 典型 的 旅行 中 的 時間 膨脹 總計 就 僅僅 幾 納 秒 ， 雖然 原子鐘 有 足夠 的 準確度 來 記錄 這 種 變化 ， 並 證實 時間 的確 被 運動 延長 了 ， 但是 這 種 時間 間隔 ， 還 不 夠 完成 一 次 像 《 時間 機器 》 中 那樣 短暫 的 時間 旅行 。 太空 旅行 實際 上 也 是 一 種 「 時間 旅行 」 ， 但是 由於 速度 比較 慢 ， 因此 太空 人們 的 年齡 變化 與 我們 普通人 相差 不 大 。 到 目前 為止 ， 從 太空 旅行 中 「 受益 最多 」 的 太空人 是 俄羅斯 的 阿維捷葉夫 ， 他 在 3 次 太空 旅行 中共 度過 了 748 天 。 但是 ， 他 只 比 生活 在 地面 上 的 人們 年輕 了 1/50 秒 ， 因此 我們 大可不必 去 羡慕 他 。 不過 即使 迄 今 為止 ， 人們 所 能 達到 的 時間 膨脹 還是 如此 微不足道 ， 絲毫 無法 令 人 激動 ， 旅行 到 未來 畢竟 是 一 個 已 被 證明 的 事實 。 為了 觀察 真實 而 顯著 的 時間 撓曲 ， 一 個 人 必須 離開 通常 的 經驗 領域 。 一 種 方式 是 以 極 高 的 速度 運動 。 在 大型 加速器 裏 , 亞原 的 故事 發現 第二 個 愛因斯坦 * 272 * 【 第四 章 】 子粒子 可以 被 加速到 接近 光速 的 程度 。 這些 粒子 中 的 一 部分 ， 例如 μ 介子 ， 因為 它們 以 確定 的 半衰期 發生 衰變 ， 人們 稱 它 擁有 一 台 內置 的 時鐘 ， 根據 愛因斯坦 的 理論 ， 可以 觀測到 在 加速器 裏 高速 運動 的 μ介子 以 慢 動作 衰變 。 另 一 種 躍 向 未來 的 方式 ， 則 是 引力 。 在 愛因斯坦 的 廣義 相對論 中 ， 他 預言 引力 可以 減緩 時間 的 流逝 。 由於 離地心 越 近 ， 引力 就 越 大 ， 所以 與 在 地下室 相比 ， 鐘 在 頂樓 上 要 走 得 快 一些 。 同樣 道理 ， 鐘 在 太空 裏 比 在 地面 上 走 得 更 快 。 在 更 接近 於 地心 因而 也 更 深入 於 引力場 的 情況 下 ， 這 一 現象 將 愈加 顯著 。 儘管 這 一 效應 微乎其微 ， 但 它 已 被 精確 的 時鐘 直接 測到 了 。 再 比如 ， 中子星 表面 的 引力 是 非常 強大 的 ， 在 那裏 時間 的 流逝 速度 與 地球 上 相比 大約 減緩 了 30％ 。 在 這樣 一 顆 恒星 上 進行 觀察 ， 事件 看起來 就 像 是 快 進 的 錄影 。 黑洞 代表 了 時間 撓曲 的 極致 ， 在 黑洞 的 表面 ， 時間 相對於 地球 來 說 是 停滯 的 。 這 意味 著 ， 倘若 你 從 附近 落入 黑洞 ， 在 你 到達 其 表面 所 花費 的 短暫 的 時間 內 ， 廣闊 的 宇宙 已 經歷 了 無限 長 的 時期 。 因此 ， 就 黑洞 外部 的 宇宙 而言 ， 黑洞 內部 是 時間 終結 的 區域 。 如果 一 名 太空人 可以 急速 地 移動 ， 他 能夠 十分 靠近 黑洞 並且 安然無恙 地 返回 ， 不過 所有人 都 會 覺得 這 是 異想天開 的 ， 簡直 太 魯莽 了 ！ 至於 他 的 【 科普 ｅ 世代 】 10 __UNDEF__ Story of Light 科學 狂想曲 * 273 * 前景 嘛 ， 當然 是 躍進