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時空旅行真的可能嗎?各種時空悖論又該怎麼解?──《我們都是時間旅人》

時報出版_96
・2018/10/10 ・2760字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 570 ・九年級

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雖然聽起來相當矛盾,但你絕對不能把悖論當成壞東西。因為悖論是思考熱情的體現,一個沒有悖論的思想家就像毫無熱情的愛人:什麼都無所謂。

──丹麥哲學家索倫.齊克果(Søren Kierkegaard,1813-1855)

如果,時空旅行變成可能?

「近來,蛀孔物理學的再興起所導致的現象有些著實令人不安,」紐西蘭數學家、宇宙學家麥特.維瑟(Matt Visser),在一九九四年於《核子物理B》(Nuclear Physics B)期刊(即《核子物理》[Nuclear Physics]的分支,專門刊登「理論性、現象學並且是實驗性的高能物理、量子力場理論和統計系統」等論文。)

蟻人一夥試圖利用時空隧道找回初代黃蜂女。圖/imdb

所謂蛀孔物理的「再興起」明顯已發展完備,儘管在過去,這些假設穿越時空的隧道也依舊是假設(其實現在也一樣)。而所謂令人不安的現象指的是:「如果這個可穿越的蛀孔真的存在,那麼,把這些蛀孔變成時間機器就相對容易多了。」這個想法不只令人不安,應該說是令人非常不安:「這樣令人極度不安的情況,促使霍金發表了他的時序保護假說(chronology protection conjecture)。」

這裡的霍金說的當然是史蒂芬.霍金。這位劍橋物理學者在當時已是世界知名,而且還在世的科學家。無庸置疑,這名氣有部分是因為他與令身體癱瘓、無法治癒的漸凍症之間長達十年充滿戲劇性的搏鬥,另一部分是因為他擁有某種天賦,能讓極度複雜的宇宙學問題廣為大眾接受。無怪乎他會受到時間旅行的吸引。

時序保護假說:物理法則會保護歷史不被時間旅人破壞

「時序保護假說」是他在一九九一年為《物理評論D》(Physical Review D)寫的文章標題。為什麼呢?他的動機解釋如下:「有假設提出,某先進文明很可能擁有能彎折時空的科技,這樣一來就會出現類時曲線,使得穿越一說能夠成立。」這假設是誰提的?當然是科幻作家的鐵桿團體。但霍金引用了加州理工學院物理學家基普.索恩(Kip Thorne)(又是另一位惠勒的門生)的說法。此人一直與他的研究生進行「蛀孔和時間機器」的研究。

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Cooper則試圖在「立方體」中傳遞訊息給女兒。圖/imdb

就某方面來說,「達到一定先進程度的文明」這種說詞成為某種比喻。就像即便我們人類做不到,難道那些夠先進的文明也做不到嗎?這不僅對科幻作家很有用,物理學家也是。因此,索恩和麥克.莫里斯(Mike Morris)及烏爾維.尤爾特塞韋爾(Ulvi Yurtsever)在一九八八年於《物理評論快報》(Physical Review Letters)中寫道,「我們的起始點是去叩問物理法則究竟允不允許任一先進文明建造,並維持一個可進行星際旅行的蛀孔?」

無巧不巧,二十六年後,索恩成為二○一四年票房大片《星際效應》的執行製作與科學顧問。「你們可以想像一下,某先進文明由量子泡沫中建構出蛀孔,」他們在一九八八年的文章中寫道,而且還加了一個圖說──「蛀孔轉換時間機器的時空圖解」。他們考量的是運作中的蛀孔開口:某太空梭可能由一個開口進去,但出口卻位於過去。而他們最後的結論也很切題──這是悖論。只不過,這次死的不是祖父:

先存在者是否可於事件 p(亦即「波函數塌陷」[collapsing its wave function]至「活著」的狀態)測出薛丁格的貓為活,然後透過蛀孔、回到過去,在來到 p 點之前殺死那隻貓(亦即波函數塌陷至「死亡」的狀態)?

這個問題懸而未決。

霍金則出手干預。他分析蛀孔物理及悖論(「如果你能改變歷史,這會有各種邏輯問題。」)他試圖修改「自由意志的概念」,從中考慮有無避開悖論的可能性。但自由意志之於物理學家是顆燙手山芋。然而,霍金仍看見了一個較好的研究方式:亦即他提出的「時序保護假說」。想這麼做得進行非常大量的計算,而當計算結束,霍金這麼認為:物理法則會保護歷史不被所謂的時間旅人破壞。

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證明時空旅行不存在的證據

儘管哥德爾之輩認為一定要禁止絕封閉類時曲線的出現。「感覺似乎有個『時序保護機構』的東西存在,」他以非常科幻小說的口吻說道,「這東西遏止了封閉類時曲線的出現,並為歷史學家保護了宇宙的安全。」他華麗地結束這回合──這能讓霍金在《物理評論》被鞭撻地小力一點。他有的不只理論,還有「證據」。

有一個非常強而有力的實驗證據支持這個假說。因為,目前為止我們還沒受到大舉入侵的未來旅客騷擾。

即使是哈利波特的魔法世界,同樣謹守「不可讓人遇見他自己」的法則。圖/imdb

有些物理學家知道時間旅行根本不可能,但覺得談論這些挺好玩的──霍金就是其中之一。他指出,我們每個人都在時間中旅行,一次一秒。他將黑洞說成時間機器,並提醒我們地心引力會減慢部分時間的推移。而他也常提起自己為時間旅人辦的派對──邀請函事後才寄出的。「我坐在那兒非常久,沒有人來。」

事實上,時序保護假說在史蒂芬.霍金給它起名之前就流傳許久。例如雷.布萊伯利(Ray Bradbury)。他在一九五二年寫的一個恐龍獵人時間旅行的故事中說:「時間不允許這種亂來的行為──怎麼可能讓人遇見他自己呢?只要這種危險情況快發生,時間就會出面調停,就像飛機撞上氣阱(air pocket)一樣。」

時間不允許這種亂來的行為──怎麼可能讓人遇見他自己呢?圖/geralt@pixabay

這裡要注意的是,在此,時間是有行動力的:時間不允許,時間出面調停。道格拉斯.亞當斯也提供了他的版本。「悖論只不過是某種傷疤。時間和空間會自我療癒,之後人們就只會記得一種版本──就是大家最可以理解、也最合理的那一個。」這聽起來也許有點玄妙。

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科學家傾向於將功勞歸給物理法則。哥德爾認為剛硬且無悖論的宇宙其實就只是在邏輯問題上打轉。「時間旅行是可能的,但沒有人會想要回去殺死過去的自己,」一九七二年,他這麼告訴一位年輕的訪客。「先驗受到嚴重忽略,但邏輯的力量是非常強大的。」

就某種程度,時序保護假說變成基本規則的一部分,甚至成了陳腔濫調。在莉芙卡.葛茜(Rivka Galchen)二○○八年的故事《異國度》(The Region of Unlikeness)中,她可以理所當然地把舞臺上所有道具都拿來用

科幻小說家在祖父悖論上發展出一個類似的解答方案:當心懷殺意的孫輩執行這個不可能的任務之前,將無可避免地遭到阻止──壞掉的手槍、滑溜溜的香蕉皮或他們自己的良心。

 

本文摘自《我們都是時間旅人:時間機器如何推動科學進展,影響21世紀的人類生活》,時報出版,2018 年 9 月出版。

文章難易度
時報出版_96
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出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。

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時空旅行有可能嗎?我們如何感受時間?談談那些神秘的時空理論!
PanSci_96
・2023/06/25 ・3872字 ・閱讀時間約 8 分鐘

時空旅人存在嗎?霍金的未來派對

回到過去不只是科幻迷的夢想,每個人或多或少,都有一兩件想要改變或挽回的事。可惜的是,我們在空間中可以自由移動,甚至走到馬路對面再走回來,回到起點。(當然,也有人走個斑馬線就到了異世界)然而在時間軸上,我們卻不斷地向前進,不能倒頭。這是為什麼呢?

物理大師史蒂芬.霍金,對時間的研究可說是不遺餘力,他也透過著名的《時間簡史》、《大設計》等著作,向我們闡述宇宙與時空的奧妙。霍金是位時空旅行的夢想家,為了驗證世界上是否真的有時空旅人,他甚至曾經做了一個有趣的實驗。

2009 年 6 月 28 日中午 12 點,霍金認真地在劍橋大學舉辦一場盛大派對,桌上擺了美食與香檳,一旁的柱子上還綁了三色氣球。霍金仔細地準備好公開邀請函,上面寫著「誠摯地邀請您參加時空旅行者派對」,附上時間、地點甚至是準確的經緯度,希望時空旅人沒有迷路的藉口。

邀請函對外公開時間是派對結束「之後」,他確保這個訊息可以流傳數百年,並希望有時空旅人能看到邀請函,回到過去參加這個派對。可惜的是,無人響應、無人到場。霍金認為這證明了他的推論——時間旅人不存在。當然,如果當時有時空旅人跳出來打臉他,他也會感到非常開心。還是你認為,這只是因為時空管理局下明令,禁止未來人透露各種訊息給過去的人類,對於結果其實不需要感到意外呢?

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為何我們不能讓時間倒轉?霍金的三支箭矢

在研究時空旅行之前,我們先來了解,為什麼我們總無法倒轉時間。

對於時間的流向,霍金提出了「三支箭矢」的構想,這不是安倍晉三的經濟學箭矢,而是時間箭矢。這三支時間箭矢,分別為心理學箭矢、熱力學箭矢、和宇宙箭矢

心理學箭矢,就是我們生物感受到時間的流向。熱力學箭矢,則是熱力學中「熵」越來越大的方向,也是世上一切現象運行的方向。

所謂「熵」,是我們用來評估一個狀態的混亂程度的物理量。熵越大越混亂;例如,髒亂房間的熵比整齊的房間還大、摔成碎片的杯子熵比完整的時候還要大。根據熱力學第二定律,世間一切現象都會朝著熵變大的方向發展:杯子一定會摔碎、裡面的水一定會灑滿一地。但是,我不是可以把髒亂的房間整理整齊嗎?沒錯,但熱力學告訴你,在你整理房間的時候,你可能為世界增加了 20 點的秩序量,但你身體因為運動放出的熱能,可能會為整個宇宙增加 100 點的混亂量,整體的熵還是增加的。

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熱力學告訴你,在你整理房間的時候,你可能為世界增加了 20 點的秩序量,但你身體因為運動放出的熱能,可能會為整個宇宙增加 100 點的混亂量,整體的熵還是增加的。圖/envatoelements

至於最後一根箭,宇宙箭矢,則是宇宙膨脹的方向。宇宙在膨脹過程中,粒子會越加分散,熵也會持續增加,因此宇宙箭矢會與熱力學箭矢同方向

回到體感時間,既然熱力學箭矢代表世界運行的方向,如果熱力學箭矢與心理學箭矢的方向相同,那我們就會看到杯子掉到地上摔破、水灑出來。但如果反過來,熱力學箭矢跟心理學箭矢反向飛行,那我們就能看到天能中的逆熵,我們會看到杯子從碎片修復、回到桌上,水也跟著回到杯子之中。

既然如此,那我們要怎麼讓這兩支箭矢反向飛行呢?遺憾的是,因為我們的這具肉身限制,要感受環境、需要外界訊號刺激,並且轉為神經訊號到大腦;要思考,神經細胞必須透過呼吸作用,取得能量來持續運作。我們的一舉一動,建立在生物與化學反應上,也因此必須遵守熱力學第二定律。如果不遵守,我們甚至無法獲得能量,生命根本無法維持。這種現象也被稱為「弱人擇原理」。

為何心理學箭矢和熱力學箭矢必須同向?因為不同向,我們就無法存在,也就無法思考這個問題。

超光速可以連接過去?

在 DC 宇宙的影視作品中,能穿越時間的閃電俠肯定是經典代表。在 DC 宇宙,透過神速力的加持,閃電俠可以突破光速,回到過去。這會發生什麼事情呢?

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根據相對論,在速度接近光速時,時間會變為相對,對於不同速度的觀察者來說,也會產生歧異。舉例來說,如果閃電俠在路上與粉絲打招呼,卻被蝙蝠俠催著去開會。無奈的他,只好與粉絲說掰掰,接著以超光速前往蝙蝠俠基地,準時趕上會議。如果粉絲這時候用望遠鏡看著這一切,他們會看到,閃電俠先跟自己說了掰掰,接著才趕上遠處的會議,而且以距離計算,閃電俠肯定超越了光速。

粉絲的時空視角:閃電俠先跟自己說了掰掰,接著才趕上遠處的會議。圖/Pansci

然而神奇的事來了,如果此時蝙蝠俠等得不耐煩,突然想回高譚市與小丑敘敘舊,他拿出了從沒有任何人知道的特製蝙蝠車,一台可以以接近光速移動的蝙蝠車,從基地離開。就在這個時候,從他的角度觀察閃電俠,他會發現,閃電俠先到達了會議室,接著才發生遠處閃電俠與粉絲說掰掰的場面。蝙蝠俠和粉絲們看到的情景大不相同,不同觀察者的時間產生歧異了。

蝙蝠俠的時空視角:閃電俠先到達了會議室,接著才發生遠處閃電俠與粉絲說掰掰的場面。圖/Pansci

甚至對於獲得高速移動能力的蝙蝠俠來說,如果他的蝙蝠車也能以超光速移動而且速度夠快,他甚至能在閃電俠到達會議室前,就先跑去正在與粉絲說掰掰的閃電俠旁邊,告訴他開會的會議結論,你不用再跑一趟了。

看來透過超光速回到過去,還真的是有可能的。但別忘了相對論施加的限制,要將物體越加速到接近光速,所需要的能量就越大。如果要將有質量的物體加速到等於光速,就需要無限大的能量。或許閃電俠的神速力確實能辦到,當然這也就代表,閃電俠或許是DC宇宙中無敵的存在了。

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顯然,沒有神速力,也不是超級英雄的我們,把自身加速到超光速來時間旅行,顯然不是一個好選項。但如果我們能扭曲時空、建立捷徑,達成超光速呢?

就算兩地相隔數公里,如果我們能將時空對折,並在中間打一個洞,創造出一個任意門,只要跨過一步就能跨越原本要走上半天的路程,不就超光速了嗎?事實上,不能超光速移動的我們,跨越時空的「蟲洞」,很有可能就是我們最後的選項。

蟲洞有辦法被製造嗎?

蟲洞的概念不只是存在於科幻小說的情節,1935 年,愛因斯坦與羅森發表一篇論文,指出根據廣義相對論的計算,在某些條件下,宇宙中可能出現連接不同時空區域的「蛀孔」,稱為愛因斯坦——羅森橋,也就是我們說的「蟲洞」。

蟲洞在地面可能的樣子。圖/wikipedia

正常來說,宇宙中的能量或有質量的物質,會在宇宙中產生如同球面的正時空曲率,產生引力。如果想要產生負時空曲率,將時空向內凹陷,創造出蟲洞,我們就需要創造出負能量或具有負質量的物質。

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那麼要怎麼做出負能量或負質量的物質呢?

接下來我們進入到腦洞大開的環節:還記得我們在量子系列第五集,介紹薛丁格的貓時提到的不確定性原理嗎?根據這個理論我們可以預測,就算在空無一物的「真空」中,其實非常熱鬧。在真空中,會不斷出現正粒子反粒子組成的虛粒子對,他們一起出現,又重新碰撞、互相湮滅,這個過程被稱為量子漲落。雖然兩種粒子會互相湮滅,但不論正、反粒子都是擁有正能量與正質量,在量子漲落的過程中,為了維持整體的能量穩定,某些地方出現正能量密度,某些地方就會出現負能量密度。以此架構延伸,我們便能在真空中設計兩塊金屬板,能透過卡西米爾效應,在兩塊金屬板中,創造出負能量的區域。而這個卡西米爾效應,也在 1996 年在實驗中被實際觀測到。

卡西米爾效應示意圖。圖/wikipedia

透過蟲洞時間旅行有可能嗎?

那麼通過蟲洞時間旅行是可能的嗎?根據後來的計算,愛因斯坦——羅森橋,也就是蟲洞的存在時間非常短,會在太空船通過之前,就塌縮成奇異點。而蟲洞的通道大小,也不足以讓任何粒子大小的物體穿過。

但霍金沒有將可能性說死,或許將來,會有技術可以撐開並維持蟲洞的存在,足以讓人類穿梭而行。或許時空旅行,將成為現實。除此之外,超弦理論也有一些說法證實蟲洞可能存在,但目前弦理論都還僅止在數學計算,還未能應用在實際現象中。

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但你說,霍金不是已經透過時間旅人派對證實,沒有時空旅人了嗎?霍金解釋,根據時間悖論問題,我們看不到時空旅人,是非常正常的。至於為何無法修改過去,產生時間悖論,有可能是當過去已被「測量」,那宇宙就不能再被更改,又或是真的有某種有形或無形的時空管理局,在維持這個世界的安全呢?

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《復仇者聯盟4》告訴你:懂物理學可以拯救世界?
Peggy Sha
・2019/04/24 ・2606字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 520 ・七年級

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_____ 防雷分隔線_____

 

感謝復仇者們陪伴我們的這段時光。圖/IMDb

 

_____ 再來一層防雷分隔線,復仇者要上場囉_____

 

 

我們都知道在《復仇者聯盟 3》中,薩諾斯大大一個彈指間,地球一半的生物灰飛煙滅。那麼問題來了:在《復仇者聯盟 4》(以下簡稱《復4》)裡頭,各路英雄究竟該怎麼把大家再給救回來呢?

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電影用了個十分老派的方法:時空旅行。(以及一堆聽起來萬分浮誇的專有名詞,包括:量子物理、德意志悖論和莫比烏斯環……)

那麼,接下來就讓我們用科學的角度,看看這些花俏的名詞究竟要如何拯救世界。

想拯救被薩諾斯摧毀的世界,首先,來場時空旅行!

想要拯救那消失的 50% 的生物,首先就要談談那些不知道從哪裡來但反正就是超厲害的「無限寶石」們,就是因為有它們,薩諾斯才能轉眼毀滅半個世界。若是要救回那 50% 的生物,寶石可說是重要關鍵。可惜的是,毀完世界後,薩諾斯也順手把寶石們都毀光光了。因此,復仇者們必需回到過去各個時間點,尋回過去的寶石。

然而,時空旅行真的可行嗎?

若我們採用愛因斯坦在狹義相對論裡的說法,只要用接近光速的速度移動,理論上,我們都可以在短短的人生中,「往前」旅行數百萬乃至於數億年的光陰。但是、穿越「回去」則是相對而言十分困難的事。

許多人將時空旅行的希望寄託在「黑洞」上,在黑洞中心奇異點的位置,重力極大,造成時間空間破裂,因此將黑洞與白洞連結,兩者間將產生「蟲洞」,人們便可以此穿越時空。

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  • 想知道更多關於時空旅行的方法?讓動畫告訴你:

回到過去不容易,沒祖父就沒有你

回到過去的時空旅行會出現很明顯的邏輯悖論,就像是著名的「祖父悖論」。

「祖父悖論」的內容是:如果你穿越回去、殺死了年輕時的「你爺爺」,那麼照理說「你」根本就不會出生,但如果你從來就沒有被生出來,「你」又要如何回到過去把爺爺殺掉呢?

這樣牽一髮而動全身的時空旅行,發生在所謂的「封閉類時曲線」 (closed timelike curve,CTC)。有些理論認為,因為這樣的迴圈在物理上無法實現,因此,回到過去本身就是一件不可能發生的事。

此外,也有所謂的「希特勒悖論」:假設為了阻止希特勒造成生靈塗炭的第二次世界大戰,我們派出探員穿越時空回到二戰前,暗殺了希特勒,而後阻止了二戰爆發。那麼,問題來了:如果根本沒有所謂二戰,又幹嘛回到過去殺掉希特勒呢?在這次的時空旅行中,旅行本身就消除了一開始旅行的目的,讓這整趟旅程顯得無比弔詭。

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  • 覺得有聽沒有懂?看動畫更好理解喔:

展開吧!多重宇宙裡什麼都是有可能的!

那麼,在終局之戰中,復仇者們又是如何進行時空旅行的呢?

電影首先吐槽了《回到未來》等時空旅行經典電影(就說了不能用改變過去來干預未來了齁~)然後,復仇者們走了另一條路──替代宇宙 (alternative reality)。

替代宇宙的概念是,當你回到過去做了某些改變,就會因此製造出一個全新的宇宙,就像是將原本的一個世界分支出多重時間線。在物理上,我們稱之為「多世界詮釋」(the many-worlds interpretation)

而為了不要在拯救一個世界的同時創造出三百個新世界,復仇者們決定回到過去「借用」無限寶石,拯救完現在這個地球後,再把寶石們還回原本的世界,一樣的時間、一樣的位置,就像沒有借過一樣(!?)

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聽起來很棒,但這能成功嗎?

所以…到底什麼是量子物理?

在《復4》中,我們會一直聽到量子物理,的確,現在有許多時空旅行的新理論都以量子物理為基礎,而其中有些理論,似乎解決了祖父悖論的問題。

恩……所以到底啥是量子物理?這其實是一種看待萬物的不同方式,在量子物理中,原子粒子更像是一種模糊不清的概率波。有多模糊不清呢?你永遠都不可能「同時」知道某個粒子現在在哪兒跟它要往哪裡移動。你只能知道它大概會有某些機率出現在某個特定地點。

一位英國物理學家大衛‧多伊奇 (David Deutsch) 便將這個概念結合了多重世界理論 (Many Worlds theory),而後發現,只要你用概率的方式去表達一切(把概率推到極致),你就可能可以解決祖父悖論。

怎麼說呢?就像是粒子充滿了無盡可能,回到過去的旅行者也只有部分機率會殺掉他的祖父,如此一來你也沒死、祖父也沒死,真是可喜可賀可喜可賀啊!如此一來,也就打破了前述的因果關係循環。事實上,這在模擬中,已經成功了。

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這看起來或許有些奇怪(加上電影用了很浮誇的方式在敘述),不過,實際上的量子力學,可能比這個還要難懂。別擔心,你並不孤單,畢竟科學家們自己也都還沒有搞清楚。

科學家現在也沒有完全解釋量子物理帶來的各項難題。

關於量子力學,還有哪些名詞你該知道:

普朗克尺度 (Planck scale):所謂的普朗克尺度呢,看的是非常非常非常小的東西,普朗克長度、普朗克時間、普朗克質量等等都是物理上用來敘述的最基本單位。而一個普朗克長度是 1.616 × 10−35 公尺,沒錯,就是這麼小。這個距離,便是光在一段普朗克時間(約為 5× 10−44 秒)內前進的距離。

反莫比烏斯環 (Inverted Möbius strip):那麼東尼看著的那個看起來超級厲害的「反莫比烏斯環」又是個什麼東西?恩……查無資料。但我可以跟你說莫比烏斯環是什麼。

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想要做出莫比烏斯環其實很簡單只要拿張紙,轉 180 度,再把它的兩端黏起來就可以了。不過,可別小看這個環,它藏有許多奇妙的性質,它沒有正反面的分別,而是僅有一面,也就是說,你在環上隨便找個點往前畫畫畫畫畫,最後都會回到原本的地方,而且會將各處都塗滿同一個顏色。

莫比烏斯環。圖/ByDavid Benbennick, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

排除掉那些看起來漂亮但不知道在幹嘛的名詞,《復4》的劇情實在花了許多力氣試圖完整時空旅行的方法、解決時空旅行悖論。

於是,一天又平安地過去了,感謝復仇者們的努力。

參考資料:

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  • Avengers: Endgame exploits time travel and quantum mechanics as it tries to restore the universe [2019.04.24] The Conversation
Peggy Sha
69 篇文章 ・ 390 位粉絲
曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

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邏輯駭客!霍金成功寄出穿越時空的邀請函,為何沒人赴約?
劉馨香_96
・2019/01/08 ・1540字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 528 ・七年級

史蒂芬·霍金 (Stephen Hawking) 是全球知名的理論物理學家、宇宙學家,在近代物理學上做出許多重大貢獻。

他曾預測黑洞會發出輻射(現稱霍金輻射)、提出了結合廣義相對論和量子力學的宇宙論等等,其講述宇宙、空間與時間本質的科普著作《時間簡史》更是暢銷多年。

縱使身體因為漸凍症而愈來愈不方便,霍金的內心仍是自由奔放的,大膽思索著宇宙奧秘、翱翔於無盡空間。

史蒂芬·霍金 (Stephen Hawking) 是全球知名的理論物理學家、宇宙學家。
圖/wikipedia

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霍金舉辦派對竟無一人赴約?

對於時間旅行概念感到癡迷的他,有一回為了驗證時間旅行的可能性,更是決定直接邀請時間旅行者來場特別的約會,事先做好一切準備,就等著時間旅者上門。

霍金仔細地寫好:「誠摯地邀請您參加時空旅行者派對」的戰帖邀請函,除了基本的時間、地點資訊,甚至連準確的經緯度都一併附上,就是要讓時空旅者沒有迷路的藉口。

然而,要怎麼把邀請函送到時間旅行者手上呢?答案其實很簡單:不要送就對了!

這封邀請函,霍金按著不表,打算等派對結束後直接昭告天下、讓它流傳百世,如此一來就不會有現在的人跑來湊熱鬧,未來的人們也都能看到了。

2009 年 6 月 28 日中午 12 點,原定的派對時間到了。霍金在劍橋大學的岡維爾與凱斯學院舉辦盛大派對,桌上擺滿了美食和一杯杯斟好的香檳,柱子也綁上一簇簇的紅、白、藍色氣球,看起來歡樂又溫馨。然而,時間滴答滴答過去了,等了又等、等了又等,最後卻一個人都沒有來。

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霍金心裡苦,霍金不說。圖/泛科動畫截圖

就這樣,派對結束了,只是從頭到尾都只有霍金一人。(年度最邊緣蓋章認證)看來,未來人即便看到了邀請函,也沒有能力穿越時空來參加派對呀!(絕對不是不喜歡霍金)

時空旅行沒有想像中容易!時空旅行的悖論

其實,霍金對時空旅行已經有一套看法了。他認為我們頂多前往未來,但不可能回到過去

自從愛因斯坦提出相對論,我們知道了物質的質量愈大或速度愈快,時間流動的速度就會愈慢。所以只要將太空船靠近一個超大質量黑洞,或者以接近光速的速度來旅行,那麼船上的人可能才過了一年,地球上的人們卻已經過了十年,這時太空船再回到地球,相當於他們前往了十年後的未來。

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至於要回到過去,科幻作家最喜歡使用「蟲洞」假說,指的是將兩個不同地點之間連結起來的時空隧道,然而蟲洞比分子、原子還細小,即使真的掌握到一個蟲洞,也不可能讓你全身穿過,還得放大個數億倍並保持蟲洞的穩定才行,實在難以執行。

許多科幻作家喜歡使用「蟲洞」假說作為時空旅行的實現方法。圖/flickr

然而,回到過去最關鍵的問題在於:會產生悖論。

最簡單的例子就是:你回到了過去殺了你自己,那麼你在被殺當下就死了,又是誰穿越時空殺了你呢?這樣因果錯亂、邏輯不通的情況,宇宙會陷入混亂啊啊啊!

此外,一旦蟲洞擴張,就可以讓輻射進入,引發「回授」現象,也就是來自未來時空的輻射通過蟲洞增加了過去時空的輻射,到了未來就又有更多輻射通過蟲洞增加過去的輻射,如此循環往復、正向回饋,蟲洞就爆掉啦!碰!

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霍金雖然也想要回到過去看看瑪麗蓮夢露、拜訪伽利略,然而經過科學性的思考便知道這是不可能的。唉,這麼可惜的事情不能只有我知道,辦個時空旅行派對讓大家一起認清現實吧(邪笑)。

想知道各種神祕的時空悖論是怎麼回事?快來看看這部影片吧:

參考資料:

劉馨香_96
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生科系畢業,喜歡腦、神經與心智。