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第7章 乾坤大挪移——空间扭曲的虫洞(3)

既然如此,那么负能量是否存在呢?尽管负能量存在,但是却极其稀少。例如卡西米尔就认为,两块不带电的平行金属板就能够产生负能量。通常情况下,这两块不带电的平行金属板会保持固定不动的状态,而且彼此之间具有非常小的吸引力。正是这种细微的吸引力,证明了负能量的存在。这时,这两个平行金属板之间的空间就相当于外太空,也就是真空状态。而量子理论告诉我们,真空的空间中含有从虚无中逃逸的“虚拟粒子”。所谓虚拟粒子,就是指在量子力学中,一种永远不能直接检测到的,但其存在确实具有可测量效应的粒子。

如果两块不带电的平行金属板之间的距离很小,十分接近,那么虚拟粒子便不会在两块金属板之间出现。这样一来,两块金属板外围的虚拟粒子就会多于金属板之间的虚拟粒子,从而产生由外向里的作用力,两块金属板之间的距离会更接近,相互之间的吸引力会越来越大。这给索恩的理论提供了可能性,使人们有条件顺利通过虫洞。

如果我们的科技够发达,就可以把这两块十分靠近的金属板分开,这项工作十分关键,而且非常不易,因为两块金属板之间的引力实在是太大了。然后,再把这两块金属板做成球状的物体,这个球状的物体由内壳与外壳两部分组成。这时候,我们的手中就有了两个球状物体。接下来用一种办法把两个球状物体之间串联成一个虫洞,也就是一个在空间上连接两个球状物体的桥梁,每个球状物体都在虫洞的一端。

通常状态下,两个球状物体的时间是相同的。但是如果我们把其中的一个球状物体放进一个接近光速的火箭内,这样一来时间就会变得缓慢起来,而两个球状物体的时间将会被打乱。在火箭上的球状物体的时间几乎停滞了,但是地球上的球状物体的时间依然在流逝着。

这个时候,索恩的时间机器基本上就已经完成了。如果一个人被吸进了那个地球上的球状物体,那么他就会通过人造虫洞来到火箭上的球状物体内,从而实现时间穿越,回到过去的某个时刻。但是这个人工的时间机器却不能把人带到建造这架机器以前的时刻。

总的来说,在索恩这个理论上的时间机器中,首先且最关键的一步就是提取负能量。上述方式在理论上是可行的,但是操作起来却十分困难。

虽然负能量的提取十分困难,但是负能量本身所具备的优点却是不可替代的。因为负能量让穿过虫洞成为可能。关于负能量的提取,有物理学家曾经想到过这样的方式,一面快速移动的镜子可以产生负能量。只要让镜子的移动速度保持在接近光速就可以了,这样就会产生负能量。尽管这种方式能够提取到一些负能量,但是却收效甚微。此外我们还可以利用高能激光束的方式来提取负能量,但是这种方式操作起来同样十分困难。

黑洞在最初出现的时候,仅仅作为一个方程的解出现,也就是说那个时候的黑洞仅仅是一个数学概念。后来黑洞被引进了物理学界中。通常情况下,黑洞都是由质量巨大且耗尽了光与热的恒星组成的。因此顾名思义,黑洞是黑的,完全不发光。

后来,雅各布·贝肯斯坦和史蒂芬·霍金指出,黑洞并不一定完全是黑的,黑洞有时候也会慢慢蒸发出能量。但是这种蒸发会使黑洞的能量渐渐消失,而黑洞的事件穹界(黑洞的边界,在边界内由于时间流逝变得非常缓慢,所以不会有任何事件发生)会随之变小,从而出现负能量。这是因为,通常情况下,如果是正物质掉进黑洞内,其事件穹界会扩张,而如果是负质量掉进黑洞内,其事件穹界就会收缩和变小。

这个理论给提取负能量又提供了一种可能,即只要把虫洞的嘴放在靠近事件穹界的地方就可以了,这样负能量自动会进入虫洞内。但是这种方式实际操作起来十分困难,最关键的是还具有很大的危险性,因为当物质接近黑洞的时间穹界时,极有可能会被吸进黑洞内。

总的来说,索恩的时间机器在理论上是可行的,但是却很难进行实际操作。除了工程上的巨大困难之外,就是物理学的基本定律。

虽然爱因斯坦提出了广义相对论理论,而且在这个理论中,爱因斯坦也说只要速度超过光速就可以回到过去,但是就爱因斯坦本人而言,他并不相信所谓的时间旅行或时空穿越。同样,史蒂芬·霍金也十分反对时间旅行。而且霍金还提出了“年代表保护假设”,以阻止时间旅行。总的来说,霍金的这一假设充分说明了时间旅行的不现实,因为时间旅行违背了基本的物理原理。

史蒂芬·霍金与《时间简史》

1942年1月8日,是意大利科学家伽利略(历史上最伟大的智者之一)逝世300周年的纪念日。而正巧在这一天,史蒂芬·霍金降生在这个因全球性战火而动荡不安的世界。在霍金12岁的时候曾经与同学打过一个赌,那个同学说霍金这一辈子注定一事无成,赌注是一包糖。如今霍金回忆时,这样说:“我不记得这个赌到底打了没有,如果真的赌了,现在应该算谁赢呢?”

霍金在17岁的时候,考进了牛津大学。在进牛津学习的前一年,霍金与父亲在选择专业上出现了严重的分歧。霍金想选择自己感兴趣的数学与物理专业,但是霍金的父亲认为这个专业毕业之后除了当老师别无选择,一点儿前途也没有。于是,霍金的父亲坚持让霍金学医学专业。最终,霍金胜利了。

后来霍金回忆道:“父亲想让我学习医学,但是我感觉生物学是一个太过叙述性的专业,不够抽象。如果我当时还听说过分子生物学的话,或许我的想法会有不同,也不会那么强烈地与父亲进行斗争,一定要学习数学与物理专业。但是在那个时候,很少有人知道分子生物学这门学科。”

霍金从牛津大学毕业后,到剑桥大学攻读博士学位。在这个时候,他的身体出现了严重的状况。霍金的身体被诊断出患了罕见的、无法治愈的肌萎缩性脊髓侧索硬化症。这种病症会使患者的全身肌肉渐渐萎缩并导致瘫痪。所幸的是,虽然身体残废了,其大脑并不会受到影响,例如患者的思考与记忆的高级功能都不会受到损害,其思维能力依旧完好如初。

肌萎缩性脊髓侧索硬化症起初只会让患者渐渐失去活动的能力,然后是蔓延到全身的瘫痪,最后当患者的呼吸肌肉受损时,会因为窒息或是肺炎而死亡。这种病症虽然没有肉体上的疼痛感,却会给患者的精神状态造成巨大的打击。以至于最后,患者通常需要依靠吗啡来缓解长期低落的情绪。

不过,霍金是幸运的,因为他的这种病症并不会对他的工作和研究造成毁灭性的打击。因为霍金的专业正好是理论物理。也就是说,霍金的研究是只需要以思维做工具的少数工作之一。

【爱因斯坦的动手能力】

爱因斯坦也是研究理论物理的,他的工作场所十分简单,只需要一张桌子和椅子,还有一些笔和纸就可以了,不像实验物理需要那么多仪器和动手能力,因为爱因斯坦的动手能力据说很差。有这样一则故事,爱因斯坦上小学的时候,曾经在手工课老师的要求下做了一个小板凳。当爱因斯坦把这个小板凳拿给老师的时候,老师顿时惊呼:“这是我见过的最难看的小板凳。”爱因斯坦却说:“不,老师,还有比这个更难看的。”然后,爱因斯坦又拿出了之前做的几个更难看的小板凳。

有关这个小板凳的故事在中国十分流行。但是有人却认为,这个故事根本就是虚构的,没有一点儿真实性可言。首先,爱因斯坦本人并没有提到过这个故事,而且也没有任何原始材料可以证明这个故事的真实性。其次,爱因斯坦本人也并没有留下任何关于手工制作方面的不良记录。而且,就爱因斯坦在拉小提琴上的天赋而言,爱因斯坦拥有一双灵活的手。

此外,有关爱因斯坦个人的许多故事也有可能是虚构的。在那些故事中,爱因斯坦在学校中的学习成绩很不好。但事实并非如此,爱因斯坦的学习记录显示,他的学习成绩还是非常优异的。

就这样,霍金一直在进行理论物理研究。尽管霍金的个人生活完全可以自食其力,但是他的生活还是过得非常拮据。之后,一本书改变了霍金的经济生活,同时也让全球更多的人知道了霍金,这是一本有关物理学的科普著作——《时间简史》。

曾经有人给霍金提过一个建议,让霍金写一本适合大众阅读的宇宙学书籍。当时霍金也动过这样的念头,但是霍金对这件事情的兴趣并不大。后来,霍金开始意识到,写一本科普著作可能会解决他目前所面临的财务困难。果然,霍金所写的《时间简史》获得巨大的成功,在全球范围内的销售量高达100万册。

霍金的母亲伊莎贝尔对《时间简史》的评价是:“这本书写得不错,让人们乐于阅读。这本书中最艰深的部分是思想而非语言。霍金相信自己的思想是任何有兴趣的人都能明白的。对于我来说,我虽然把这本书从头到尾都阅读了一遍,但是却没有看懂。我想这其中的原因,大概是我的年纪和我所受的教育训练不同。”

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