时间猜想3“时间之旅,我们不能后退,却可以快进”
关键词:光速
物理应用:利用时间流速有快慢,可以快进至未来
时间就像一条河,推着我们向前。我们无力后退。不过,时间在有的地方会慢一些,而在另一个地方却会加快速度。100年前,爱因斯坦就提出了时间流速可变的概念。爱因斯坦认为,就像河水会被水中的礁石阻挡而放缓流速类似,时间也会被物质拖住,物质越“重”令时间变慢的效果越明显。霍金说:“虽然听上去匪夷所思,不过这却是已得到证明的事实。而且我们可以利用这个物理规律,打开通向未来的大门。”
如果把地球换做银河系中心的质量更大,引力更大的黑洞。那么时间将会变得更慢。霍金假设一艘飞船围绕黑洞飞行,大约每16分钟绕行一周。但是,因为飞船距离黑洞很近,黑洞巨大的质量和引力,会让包括飞船在内的黑洞周围的时间减速变慢。地球上的16分钟,在飞船里只是8分钟。霍金说,这可以推论出一个时间机器的模型:你只要以极高的速度运动就可以进入未来。
设想一下,一列绕着地球赤道行进的火车。以接近光速的速度飞驰,达到每秒绕赤道7圈。霍金推断说:以这样速度行进,火车在2050年1月驶出站台,飞越了地球上的100年,最终在2150年的元旦停了下来。不过,对于车上的乘客而言,因为他们的速度快,按照他们的时钟,他们只过了一个星期。霍金说,这就是时间机器,“他们在一周内,行驶了100年,从而进入了未来。”
结论:实验已经证明,我们的确可以“进入未来”。
这个看似疯狂的猜想,已经在实验室里得到证实。在日内瓦世界最大的粒子加速器环形隧道里,粒子被加速到接近光速的99。99%。此时,粒子开始“穿越时间”:寿命只有4000万分之一秒的π介子,生命周期延长了30倍。也就是说,粒子的时间真的变慢了,对于它原有的寿命而言,它进入了未来!
外星生命的N种可能
地球只不过是绕着太阳旋转的8个行星之一,而太阳不过是螺旋星系的2000亿个恒星中的一个。就算是银河系也不过是宇宙海洋中的一个小水滴而已,整个宇宙共有1000亿个大小星系”,所以,从概率上看,对外星生命的想象是完全理性的,真正的挑战在于合理地想象:那些外星生命会住在哪里,又会长成什么样?
生命猜想1存在火星或木卫二上
能量来源:水
线索:地球生物
和大多数人一样,霍金也认为有机生物体要获得食物,繁衍生息,不断进化,离不开水这个关键要素。因此,如果在其他地方找到水,就意味着外星生命真的可能存在。而在太阳周围,除了地球之外,还有一颗行星能为液态水提供适宜的环境,那就是火星。在霍金的梦想里,未来“我们会有足够的财力把人送上火星。如果能发现哪怕是一丁点火星微生物的痕迹,那绝对也能成为人类最伟大的发现之一”。
至于木卫二,那是距离火星只有4800万公里的一颗环绕木星运转的小卫星。它的直径不到3200公里,且整个表面都被大约8万米厚的冰层包裹。如果把最底部的冰层融化,就能造出一个隐藏的液态海洋,为外星生命提供居所。不过,探索木卫二的代价可比探索火星要高出许多。
生命猜想2存在太阳系外的行星上
能量来源:水
线索:凯克双筒望远镜
宇宙中有无数的恒星包围着我们,但到底有多少行星围绕着它们旋转,其中又有多少可能维持外星生命,却没有人说得清。寻找这些行星非常困难,即便是人类历史上最强大的地面望远镜之一——凯克双筒望远镜,也无法侦测到它们的踪迹。不过,它所观察到的恒星的细微颤动,却能揭示出那些行星的位置,因为当行星在恒星与我们之间经过的时候,会导致恒星定期变暗,根据恒星变暗的时间,我们甚至能确定行星是否在该恒星的适居带内。霍金大胆假设:在宇宙的某个角落有一颗石质星球,那里有液态的水,已经孕育出了生命,在进化力量的影响下,那里的生物可能和地球生物非常相似,外星生物的生死之争,此刻也正按照宇宙通行的进化法则不断上演……
生命猜想3存在宇宙的更深处
能量来源:氮
线索:霍金的乐观主义
宇宙中也许存在着不依赖水,而是靠其他化学物质生存的生命体。
氮在地球上呈现气态,但如果温度低至-195℃时就会呈现出液态。在霍金的想象中,此刻也许正有一个液氮海洋,那里已经进化出了一种能在如此极端环境中进化繁衍的外星生命。
生命猜想4存在遥远的气态行星上
能量来源:闪电雷击
线索:探索遥远行星的天文学家们发现,很多星球都是巨大的气态行星,就跟太阳系里的木星和土星一样
也许有些外星生命是由气体组成的,他们也需要某种“食物”——也许就来自闪电雷击的能量,因为在这样的行星上雷暴是家常便饭。