时光倒流产生的因果矛盾在霍金的理论中是如何解决的?
从目前的技术来看,我们要想实现时空穿越,只能让一个黑洞连接一个白洞,让两个洞空间上靠近,然后用相对论效应让其中一个的时间拖慢形成:时间速度差,从而造成一个“虫洞”,详细的过程如果没看上期内容建议先去看看。
从上一期内容分析可以看出要造出一个时间机器穿越到过去,最大难点在于白洞这边,因为黑洞我们目前已经观察到对应的实体了,但是白洞目前还停留着理论阶段,虽然我们理论预测的确存在“白洞”,但是实际观察还未发现它,而且构造白洞的材料“奇异物”我们也还一筹莫展,因为白洞必须具有“负质量”才能与黑洞形成对应,黑洞的只进不出和白洞的只出不进,使两者之间产生“虫洞”穿越时空。
但是如果我们真的某一天发现了白洞,且制造白洞的材料也准备齐了,是否就可以顺利穿越时空回到过去呢?答案是No,因为我在上上期就谈过,你要穿越时空回到过去必须要解决“祖父悖论”,如果没看上上期文章,我再解释下“祖父悖论”,就是如果你能穿越时空回到过去,把你的祖父杀了,请问会出现啥情况?
这个问题你仔细想想就会出现问题,如果你回到过去杀了祖父,你就不会出生,既然你不存在,你如何能穿越时空回去杀祖父,那么祖父就活着,既然祖父活着,你就会出生,所以你又可以穿越回去杀祖父了,这就形成“祖父悖论”。
如何解决这个问题呢?目前第一种解释就是“避开理论”,啥意思呢,当你穿越回去正要杀祖父时,总会出现一些意外让你没杀成,比如你枪打偏了,或者你杀错人了等等,总之你回去后无论如何都杀不成功,一旦杀不成功,就不会出现祖父悖论,因果律也就得以保全。
所以根据这个原则,你想要回到过去改变历史,是有条件的,凡是违背因果律的事情你都无法改变,比如你想回到过去拯救女友,最后你会发现是你不小心误杀女友,违背因果律的事情都不可改变。
以上是解决回到过去产生的因果矛盾的第一种解决方案,这种方案相当于让回到过去的人变得有所限制,凡是违背因果律的事情这个穿越人都做不成功,有没有其他看起来更加合理的理论解决因果悖论呢?
第二个解决方案就是前面提到的:多重宇宙。这个多重宇宙论我在前面写量子力学相关文章时提过,大家如果感兴趣可以先去看看前面的文章,多重宇宙顾名思义就是说我们的宇宙其实有多个,每时每刻我们的世界都在分裂出新的宇宙,比如高考这个时刻,也许现在的你考上了重点大学,人生走向了一个好的方向,但是在高考这个时刻会分裂出另外一个宇宙,这个宇宙中的你由于没考好,所以人生过得比较惨淡,而且这样的宇宙会无限分裂下去,这就是“多重宇宙论”。如下图所示。
当有了多重宇宙论,我们就可以解决穿越时空带来的因果矛盾问题了,因为当你穿越回去准备杀祖父时,你穿越回去的时空其实不是你所处的这个宇宙对应的时空,而是别的宇宙的时空,所以你能够杀死祖父,但是你所改变的是别的宇宙的历史,也就是别的宇宙由于祖父死了,你就不会出生了,别的宇宙就没有你的存在,但是你所在的这个宇宙依然正常的演化着,你无法做任何更改。
目前来看,多重宇宙论的确巧妙的避开了因果矛盾问题,让穿越时空回到过去在理论上进了一大步,但是多重宇宙论诚如我前面文章所说,非常难以被证实或者证伪,所以很多物理学家认为这不是科学而是幻想,但是目前还有理论支持多重宇宙假说的,比如之前我提到阿兰古斯的“暴涨理论”,暗能量理论和弦理论,都指向了多重宇宙论的正确性,大家如果感兴趣可以看看前面的文章,有讲解这方面的话题。
但是针对时间旅行,有一位物理学的大咖级人物却认为“大自然是不喜欢时间机器的,不允许时间机器的存在”,这个人就是霍金,霍金曾经提出过一个假说叫“时序保护假说”来说明时间机器的确不存在,怎么个意思呢?霍金的意思是说假如时间机器存在,那么就会有一个黑洞和白洞相连,连接的部位就是“虫洞”,但是我们的真空是有一个效应叫“真空涨落”,关于这个效应其实是根据海森堡的“不确定性原理”提出的,关于这个原理我在前面写量子力学相关文章中都多次谈到,如果感兴趣可以先去看看前面的文章,这个原理就是告诉我们“时间不确定性”和“能量不确定性”有一个此消彼长的关系,当你时间确定了,能量就不确定,反之亦然。
真空中存在一定的能量,但是能量不够大,不过当时间确定时,能量不确定度会增大,可能会缩小1000倍,也可能放大1000倍,能量相当于围绕原来的能量值做上下波动,所以当一个极端的时刻,由于时间很短非常确定,所以能量造成巨大不确定,从而真空出“无中生有”的出现电磁波和能量,这种现象就叫“真空涨落”。
一旦有真空涨落现象出现在“虫洞”里面,那么这个电磁波能量就会从黑洞进去,白洞出来,出来后由于黑洞和白洞必须在空间上靠近一个点,所以出来的电磁波又会再次进到黑洞,然后再次从白洞出来。也许你会好奇,这不就是一股电磁波循环来回在白洞和黑洞穿越嘛,没啥毛病。可是你别忘记了,一个东西从黑洞进去,从白洞出来,可是穿越了时间回到了过去哦,这个上一期专门讲解了,如果没看建议先去看看,所以当一个电磁波从白洞出来就意味着说它回到了更早的时间,然后再次进入黑洞之后又从白洞出来会再次回到更早的时间,这样一来电磁波不断累积,整个宇宙一瞬间就爆炸了,大家都不存了。如下图所示。而我们目前都活着好好的,宇宙也活的好好的,说明时间机器的确不存在。
以上就是霍金的理论,霍金反对时间机器,认为这不符合大自然的规律,不过还是有不少人针对霍金的时序保护假说存在质疑,霍金的意思就是一旦出现时间机器,那么肯定就会有未来人穿越到现在,我们就可以看到未来人,但是目前我们一个未来人都没见过,说明时间机器的确不存在。
但是我们可以这样考虑,第一未来人有可能已经穿越到现在,只不过他们不让我们看见,这的确是一种可能。还有一种可能就是未来人穿越到过去是有时间限制的,只能穿越到第一个“时间机器”造出来之后的时间,不能穿越到第一个“时间机器”造出来之前的时间。
换句话说,比如假设我们2020年造出了第一个“时间机器”,那么之后你就会陆陆续续见到未来人了,未来人就啪啪的出现了,但是未来人只能回到2020年之后的时间,2020年之前的时间对未来人是不可访问的,所以这也解释了为啥我们目前还没看到未来人,因为第一个时间机器还没造出来,我们所处的这段时间是未来人不可访问的时间。
目前来看,时间旅行的确会形成很多奇奇怪怪的现象,以人类目前的科学水平,的确很难实现时间逆转,只能实现时间拖慢,但是人类的好奇心永远不会止步,一个让人如此着迷的话题,人类会不断探索,也许未来某一天时间机器真的造出来,人类对大自然的掌控能力就会有质的飞跃。