科技探索：穿越时间 霍金第四维空间理论

多么想来一场说走 就走的时光旅行啊，可是穿越类的小说和电视剧出了不少，但是，现实中依然没有实现人类战胜时间的奇迹。

时光之旅在理论上是可行的，人类可以打开回到过去的大门和通向未来的捷径。为了实现时光旅行，霍金首先建议人们接纳时间作为第四维的观念。他举了一个非常简单的例子：当人们驾驶汽车时，向前直行和向后倒车是第一维，向左或向右转弯是第二维，在山路上爬坡和下坡是第三维，那么时间就是第四维。对于物理学家来说，时光隧道也许就是虫洞。霍金说，虫洞就在我们周围，只是小到肉眼无法看见。宇宙万物都会出现小孔或裂缝，这种基本规律同样适用于时间。时间也有细微的裂缝和空隙，比分子、原子还要小的空隙被称作“量子泡沫”，而虫洞就存在于“量子泡沫”中。

英国著名物理学家斯蒂芬·霍金日前在英国《每日邮报》上发表文章称，时光之旅在理论上是可行的，人类可以打开回到过去的大门和通向未来的捷径。

霍金在文章中提出了三种理论上可行的时空旅行方式。

为了实现时光旅行，霍金首先建议人们接纳时间作为第四维的观念。他举了一个非常简单的例子：当人们驾驶汽车时，向前直行和向后倒车是第一维，向左或向右转弯是第二维，在山路上爬坡和下坡是第三维，那么时间就是第四维。我们怎样才能找到在第四维前行或后退的路径呢

“外祖父悖论”常被人拿来论证时间旅行不可能存在，但有些科学家则不这么认为。

2014年6月24日，澳大利亚昆士兰大学的科学家首次使用两个光量子（光子）模拟了量子粒子在时间中的旅行并对其“一举一动”进行了研究，结果表明，至少在量子尺度上，时间旅行是可以实现的。研究发表在一期的《自然·通讯》杂志上。

科学家们使用光子（光的单个粒子）来模拟回到过去的量子粒子并对其行为进行了研究。在实验中，他们对一个进行时间旅行的光子可能产生的两种结果进行了考察。第一种结果是：“1号光子”会通过虫洞进入过去并同以前的自己相互作用。第二种结果是：“2号光子”会在正常的时空内行进，但会通过虫洞同一颗卡在时间旅行环—封闭类时曲线（CTC，是物质粒子于时空中的一种世界线，其为“封闭”，亦即会返回起始点）内的光子相互作用。模拟“2号光子”的行为使“1号光子”的行为也能被研究，结果表明，时间旅行在量子尺度上可以实现。

虫洞

虫洞就是五维空间。宇宙万物都会出现小孔或裂缝，这种基本规律同样适用于时间。时间也有细微的裂缝和空隙，比分子、原子还要小的空隙被称作“量子泡沫”，而虫洞就存在于“量子泡沫”中。

人类也许能够捕获某一个虫洞，将它放大到足以使人类甚至宇宙飞船从中穿过，但霍金警告说，不要利用时间机器回到过去，因为这将导致违反基本的因果论。[1]

黑洞

爱因斯坦提出，世上应该存在让时间慢下来的地方，以及让时间加速的地方。时间在地球比在太空运行慢。造成这种影响的原因是地球的质量。爱因斯坦发现，物质会减缓时间运行速度，就像是河的下游一样。物体越重，对时间的阻力越大。这种惊人的事实为通向未来的时间旅行开启了大门。

霍金认为，时空旅行的天然“交通工具”是黑洞。在银河系中心，拥有银河系中最重的天体——一个质量相当于400万个太阳的超大质量黑洞，在自身引力作用下，它被压缩为一个点。距离这个超大质量黑洞越近，遭遇的引力就越强。一旦距离其过近，连光线都无法逃脱，会被吞噬。这样的超大质量黑洞对时间具有显著的影响，令其减缓的速度远远超过银河系中的任何物体。这使得它是台“天然的时间机器”。

霍金想象宇宙飞船能充分利用这种现象。如果某个航天机构正在控制从地球发射的探测器，他们会发现绕轨道运行一圈的时间为16分钟。靠近超大质量黑洞，时间就会慢下来。在这里，引力影响远比地球引力极端。机组人员的时间将会减慢一半。对于原本每圈要耗费的16分钟，他们其实仅经历了8分钟。

光速

宇宙中存在着速度限制，即每秒钟18.6万英里(约合30万公里)，亦称光速。任何物体不能超越这一速度。以接近于光速的速度旅行可以将你送达未来世界。

霍金说，如果科学家能够建造速度接近光速的太空船，那么太空船必然不能违反光速是最大速限的法则，导致舱内的时间变慢，这样飞行一个星期就等于是地球上的几年，也就相当于飞进未来。

在人类历史上，速度最快的载人飞船“阿波罗”10号，速度为每小时2.5万英里(约合每小时4万公里)，但要实现在时间中旅行，速度大约是“阿波罗”10号速度的27000倍。

太空飞船里面装载着巨量燃料，不断加速，在一周内，它就可以到达外行星。两年后，它可以达到半光速，飞出太阳系。再两年后它将达到光速的90%，远离地球约30万亿英里。发射四年后，飞船就会开始穿越未来。飞船上每度过一小时，地球上将度过两小时。再经过两年开足马力的旅行，飞船将达到其最高速，也即光速的99%。在这种速度中，飞船上的一天，等于地球上的一年。这时，我们的飞船就真正飞入未来了。

英国曼彻斯特大学粒子物理学教授布赖恩·科克斯说：当我们用大型强子对撞机把粒子加速，达到光速的99%，粒子经历的时间，以我们时间的1/7000速率消逝。太空中的数十年，在地球上可能已过去了数万年。

霍金还表示，时间机器只能带人进入未来，不能带人回到过去，因为回到过去违反了基本的因果论。[1]

时间

1895年，英国科幻小说家威尔斯的经典名作《时光机器》问世。此后，在过去与未来之间穿梭就成为了科学家的梦想。俄罗斯学者日前宣称，宇宙间新次元的发现，时光旅行将可成真。

黑洞表面时间几近停滞高度移动即可进入未来

物理学家发现，在我们生活的三维空间以外，还有另一个新的次元。这让科学家相信，人类可藉由时光机器的帮助，在地球与黑洞之间来回，到达未来或过去。爱因斯坦曾在广义相对论中，预言重力可以减缓时间流逝，黑洞的重力异常强大，因此在黑洞表面，时间相对于地球来说几近停滞。

如果有一台时光机器能载着人从地球到达一个黑洞的表面，以极高的速度移动，就可以在靠近黑洞之后，不被黑洞的重力吸引而安然返回地球，掉进无限遥远的未来。

但是，美国科学界早已进行过多项相关实验，未有任何显著的成果，有学者指出，人体很难不在黑洞表面撞得粉身碎骨。

美国5年内制造超时空引擎几分钟内可飞抵月球

美国航空航天局一直在人造卫星上试验宇宙飞船使用的离子引擎，并取得初步成功。据《新科学家》报道，美国航空航天学会(AIAA)2005年度“核能和未来航空”项目大奖的论文中描述了一种“超时空引擎”，就是让飞船以极快的速度飞行，从而进入另一个空间。安装了这种引擎的飞船，可以在几分钟内从地球飞抵月球，美国方面称如果进展顺利，5年后便能建造测试模型飞船。

学者称宇宙存在六维时空强力磁场助力时光穿梭

爱因斯坦提出了所谓的“四维空间”模型。我们所身处的三维宇宙空间也会向第四维(时间轴)弯曲，就好像二维空间的平面向三维空间弯曲，而形成一个球形。把我们所身处的宇宙想象成这样的一颗球，只不过是向时间轴弯曲而不是向Z轴弯曲。我们所处的空间即是球体的最表面，而从表面往球中心点算进去，就是所谓的子空间。事实上，除了利用子空间场外，一些高密度的星体周围的重力场也会将星体压向宇宙中心点(宇宙模型球体中心)。假设从a点到b点距离为1800万公里，飞船的飞行速度为10万公里/秒，那么所用时间就为1800/10=180(秒)。假设从A点到B点距离为9000万公里，那么飞船从A点到B点的速度就是9000/180=50(万公里/秒)。

从结果可以看出，虽然飞船一直以未超越光速的10万公里/秒飞行，但它从A点飞到B点的速度却为50万公里/秒，已经超越了光速。这就是利用时空扭曲和时空跳跃达成的超光速飞行。

“曲速”就是利用强磁场所产生的子空间力场，让光速的物理限制从真实空间移往子空间来计算。过程如图所示分为几个阶段：

第一阶段，飞船在A点起飞并开始加速；

第二阶段，飞船利用强磁场所产生的力场，向子空间跳跃，来到a点；

第三阶段，飞船在子空间飞行，从a点飞抵b点；

第四阶段，飞船取消强磁场，跳跃回正常空间，来到B点

目前，对于穿越时间只说科学家们正在不断探索，相信，在未来肯定会有实现的一天。