物理应用-时间旅行进展论述

1、时间旅行的研究进展论述摘要：“关于时空旅行，文学家和科学家都作了大量浪漫的想象，爱因斯坦1917年著名的引力场方程，是这类想象力的基本温床。不少科学家相信，借助“虫洞”可以进行时间旅行，还能够通往不同的宇宙空间。而一旦人可以回到过去并干预历史，因果律就要受到挑战，欲摆脱因果律的困境，则可求助于“多世界”理论。不管如何，时间旅行的研究进展都十分缓慢。”关键词：“时间旅行；虫洞；多世界；科学幻想；相对论”目录题目：时间旅行的研究进展论述1摘要2第一章 引言4第二章 理论研究基础5第三章 理论研究难题及解决方法7第四章 时间机器研制9第五章 参考文献10第一章 引言记得小时候看过一部特摄片时间旅行，

2、每每感叹于剧中人物往返过去未来的能力，令人羡煞。现在每当看到关于时间旅行方面话题的电影都十分吸引我，在电影中讲述了许多关于时间旅行的概念，也讲了时间旅行研究进展的难度，以及穿越时间后，回到过去或者去往未来所碰到的伦理问题，已经包含一系列关于关于维度对于时间有所关联的一系列问题。 第二章 理论研究基础对于时空旅行做出最卓越贡献的无疑是爱因斯坦。1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，其核心是光速恒定，所有运动甚至时间本身都要与其对应，由此爱因斯坦首次提出时间是相对的。根据爱因斯坦的这个理论，推出运动会使时间变慢，如果如果运动足够快以致于能超越光速，那么时间就会倒着走。运动使时间变慢的假想在1971

3、年被科学家证实了。1971年，物理学家理查德·基廷和乔伊·哈夫勒将4个极为精确的原子钟放在一架航行的飞机上。飞行之后，这些原子钟与地面的原子钟相比，的确慢了59纳秒。这称为“时间膨胀”，也无疑的证明狭义相对论完全正确。1915年，爱因斯坦更为深奥的广义相对论的问世。广义相对论把引力、空间、时间这几者联系起来，预言引力会使时空发生弯曲。1919年，人们通过观察日食发生时星光的变化，发现太阳引力的确会使星体光线发生弯曲。从而这一理论也得到了证实。1935年，爱因斯坦和罗森在论文中根据场方程推出的通道，被称为爱因斯坦-罗森桥。在论文里这座桥是无法通过的，当飞船想通过桥时，桥就会断

4、裂。但1949年，奥地利数学家戈德尔通过计算发现，在某些特定情况下，桥不会断裂，广义相对论是允许人们可以回到过去的，这令爱因斯坦都感到非常的吃惊。1957年约翰·惠勒正式给这条时空的捷径起了个名字 虫洞。在天体物理学中，“虫洞”的意思，按照史蒂芬·霍金在时间简史(A Brief History of Time)中的通俗解释是这样的：虫洞就是一个时空细管，它能把几乎平坦的相隔遥远的区域连接起来。 因此，虫洞正和其他可能的超光速旅行方式一样，允许人们往过去旅行。在研究过程中存在着一个问题是：如果你在你10岁的时候见到了30岁的你，并告诉了10岁的你许多的事情，然而就离开了，这并

5、不会发生什么事情。但是，30岁的你在离开时如果出现了意外无法离开了，那这时就会出现两个你，那该如何进行解释。距这个问题存在着不同的观点：第一种是说人类能通过虫洞回到过去或者去到未来，说得更直白一点，就是从理论上说，虫洞可以让人从一一个世界(时空)到达另一个世界。第二种是说人类无法回到过去或去到未来。第三种是说大自然会对其做出合适的处理。不管怎样虫洞其实只是一个数学模型，关于它的各种设想都被视为是对爱因斯坦引力场方程的不同解答。如今有不少科学家相信，仍然可以利用虫洞进行时空旅行。关于时空旅行的另一个重要理论是黑洞理论。黑洞理论是l916 年由施瓦茨·柴尔德提出来的， 他把宇宙看做一张颇

6、具弹性的塑胶纸， 当一个很重的球落在它上面压得它凹下去的同时， 也把周围的时空扯过来形成凹坑，这个凹坑便是时空的断裂点， 在这个点上相距几十甚至几百光年的两处地方被拉到一起， 您若有本事站在黑洞边缘， 只需一抬腿即可迈进另一个可望而不可即的星系。第三章 理论研究难题及解决方法霍金在他不久前在一篇探讨如何建造“时间机器” 的文章中，详细地分析了人类如何利用自然规律实现“时间旅行”的伟大梦想。关键就是第四维，一切物体都有时间以及空间的长度。时间旅行意味着我们要经过第四维。为此，他提出了三种穿越路径：虫洞、黑洞和光速。霍金认为，从理论上讲，虫洞或时光隧道不仅仅能把我们带到别的星球。如果两端在同一个地

7、方，且由时间而非距离分离，在遥远的过去，飞船就能在地球附近自由出入，或许恐龙会看到飞船登陆。但他同时提出一个“疯狂科学家”悖论：一个科学家在建造虫洞一一仅需一分钟就来到过去，通过虫洞，科学家可以看到一分钟前的自己。如果这位科学家利用虫洞向以前的自己开枪，会发生什么?他现在已经一命呜呼。那又是谁开的枪呢?这便是悖论。这种时间机器会违反整个字宙所遵循的基本规则。这就是时光旅行是否可行所一直受到的“祖父悖论”的困扰。“祖父悖论” 又被称为“外祖母悖论”。它是一种时间旅行的悖论。该悖论与霍金提出的“疯狂科学家”悖论大致相同：假设你回到过去，在自己父亲出生前把自己的祖父母杀死；因为你祖父母死了，就不会有

8、你的父亲；没有了你的父亲，你就不会出生；你没出生，就没有人会把你祖父母杀死；若是没有人把你的祖父母杀死，你就会存在并回到过去且把你的祖父母杀死，于是矛盾出现了。为解决这个问题，新的理论平行宇宙出现了。这就关联到维度的问题，按我的理解如果平行宇宙真的存在，一个宇宙就像一张纸，经过四维的高度扭曲，就有可能从一个宇宙去向另一个宇宙，也就人们所说的时间旅行。然而要进行维度的高度扭曲，目前为止只能通过接近光速的速度进行空间的扭曲，或者利用虫洞，或者利用黑洞。霍金解释，时间旅行者回到过去改变历史后，时间线便出现分杈，分杈出来的时间线展开的是另一段历史。人回到过去可以干预历史，改变历史，实际上是产生一个新的

9、世界和历史，这被霍金称为“选择历史假想”。，人类即使在一个世界中因为自己的过错而已经灭亡，却仍有可能在另一个世界中继续生存着。对此有一种非常明确的表达如下：也许所有的世界历史都是真实的。 如果“多世界”理论是正确的，那么早就存在了另外一个平行的宇宙， 因为所有可能的宇宙都是存在的。第四章 时间机器研制解决理论问题之后，有很多科学家具体开展了时间机器的制造工作。在2011年7月·以色列海法市的Technion理工学院的理论物理学家阿奠斯·奥里发表了一份关于新型时空机的报告。与以往的设想不同 奥里设计的时空机并不需要奇特的虫洞这是理论上存在于宇宙当中，能够在某个特定时间及特定的

10、位置通向另外一个肘空的隧道 而是引入了一种力量这种力量既可以是人造的也可以是自然的它能将一段时空弯曲成一个封闭的环 如果驾驶飞船在其中飞行就可以沿着这个环回到过去。然而不只是以色列国家在进行研究，在德国和美国的合作中，也进行了世界上第一台大型强子对撞机进行了组装，在直径大达几百公里的直径中，使得强子的速度不断的加速，是其接近光速的速度，然后进行碰撞，碰撞所产生的能量使得周围的空间扭曲，从而是人们更加了解，空间扭曲的现象，对人类进行时间机器的研制打下牢固的理论和实际基础。第五章 参考文献1、史蒂芬·霍金时间简史M许明贤，等译长沙：湖南科学技术出版社，2002203，2072、理查德·高特在爱因斯坦的时空旅行M高军译长春：长春出版社2003233、外星文明与时空旅行：在科学与幻想之间 江晓原