第7章

梦 幻 穿 越

"听，隔壁就是一个宇宙地狱：去吧！"

这也是卡明斯说的。

我们想到隔壁去。

周游多元宇宙，一场激动人心的旅行。想想看，背包客立志走遍全天下(呃，天上的天上，天外的天外)，墙上贴一幅多元宇宙地图，到一个宇宙，插一面小旗！

但是，我们要考虑一个现实问题：我们能走多远，或者说能跑多快？到现在我们连太阳系都没有走出去过，而太阳不过是我们这个宇宙一粒微不足道的沙子。以人类现在能够制造的速度，别说造访多元宇宙，要近距离拜访旁边一粒沙子，都是令人望而生畏的漫漫长路。即便我们搭乘"旅行者1号"飞船，以狙击步枪子弹17倍以上的速度狂飙，要到半人马座的比邻星还需7.4万年。

更令人沮丧的是，相对论在这个宇宙的每一处地方都竖起醒目的告示牌：限速，30万千米/秒！

没人抄罚单，是物理定律不允许。本宇宙最快的东西是光，速度极限就是这个。——咦，为啥这么？几乎所有初次听说此事的人都不服气，网络论坛上争论急了还要骂人。人们普遍有一种坚定的信念：一切皆有可能，科学家们一定是自负狭隘，思想不够解放。所以许多科幻都拒绝接受以光速为宇宙速度的极限，所有飞船都要装配比核能驱动还强大的引擎，坚持进行超光速飞行，要不然，星际旅行的故事没办法展开。

我也不服。依我听明白的科学意见，原因是光子的静止质量为零。想想看吧，它零负担飞行，你怎么跟它比！非要想超过光速，就意味着质量不能高于零——呃，那是什么东西？

我真正不服气的是，质量为零就为零罢，为何还要坚持以每秒30万千米的速度、并且总是以这个速度飞行呢？光子有没有慢慢散步甚至停下来歇一歇的时候？据说，光速恒定，是一项硬邦邦的"宇宙常数"，就像"人是铁、饭是钢"那样，相当于不证自明的公理。

概略地说，宇宙在大爆炸创生之初，万物的基本粒子还没有形成质量时，就是以光速飞行。它们后来减慢了速度，仅仅是因为各种粒子相互作用、相互粘连，形成了质量。而光子从来不与任何粒子发生牵扯作用，所以它没有理由改变自己最初的飞行速度。

换个角度再深刻地看，如果我们把每秒30万千米视作静止，就可以反过去考察，为什么宇宙时空、万事万物都是以每秒负的30万千米的速度进行运动？嗯，这才是真正需要提出解释理由的事情。

我相信科学家一定懂得更多深层次的原因，但我确实没有找到任何科学家直截了当说清楚这个事情，或者我从来没有听懂过。再缠问，他们就要鄙视我笨了。也许这就是"科普TOE三大古怪定律"之"不可说定律"的又一个例子。对于宇宙以光速为极限速度的问题，迄今为止，具体、最到位的解释，还是美国电影导演伍迪?艾伦说的：

比光速移动得更快不可能，当然这样也不可取，因为你的帽子老是会被吹掉。

既然如此，接受这个限速吧。那么，我们应当清醒地明白，对于游历大宇宙的雄心壮志来说，如果我们的飞船在升级引擎和改进燃料方面动脑筋，纯粹就是白费劲。要知道，就算达到光速了，想要穿过银河系还需10万年，我们终其一生，又能跑多远？

必须抄捷径——穿越时空。

1相对论发现 时间空间不实在

穿越时空，大概算得上人类的及时幻想，从我们穿着兽皮裤在山洞里敲石头那时起，从我们穿着开裆裤在河边玩泥巴那时起。

现在，我们的科学说，穿越梦是有希望的。相对论虽然关掉了极限速度的大门，但也在旁边打开了一个抄捷径的小小窗口。根据相对论时空一体理论，如果不嫌弃穿越尺度的话，穿越可是比家常便饭还要简单和容易的事情。这是爱因斯坦最伟大、也最令人困惑的发现(我不大愿意说伟大发现之一)。

时空结构有弹性、可翘曲，就是相对论的奇妙发现。我们自古认为，宇宙就是时间加空间，往古今来的时间就这么流淌着，四方上下的空间就在那儿呆着。宇宙就是一出戏，万事万物作演员，时间空间是舞台。爱因斯坦突然踢爆一个惊人真相：这些，都是错觉。

这个，算得上"科普TOE三大古怪定律"之"不实在定律"。

时空既然有弹性，穿越必然有机会。如果能把1年的时间缩短为1天，1万千米的空间缩短为1厘米，很多事情就好办了。物理科学赞成，下面我们还可以亲自进行验证。实际上，相对论提供的穿越前景远不止这一点，比如，从理论上讲，时间不仅可以缩短，甚至可以(至少没有理由反对)回流。

本节以下内容，试图要解释相对论关于时空不实在到底是怎么回事。我写起来已经非常纠结，你读起来可能还会犯晕。如果你是个急性子，着急想知道如何穿越，可以直接跳过，手指拨一拨，穿越到下一节。

全宇宙没有一个统一的"此刻"。

时间、空间不实在，特别难以理解的是时间的不实在。爱因斯坦说："对我们这些有坚定信念的物理学家来说，过去、现在和未来的区分是一种错觉，尽管这是一种持久的错觉。"只是这么说来说去，没人明白怎么回事，也没人会服气，好讲一个具体例子或简单实验什么的。

下面我们以"此刻"为例。科学认为，全宇宙就没有一个统一的"此刻"。因为，宇宙间不存在静止不动的事物，而运动必然造成时间的膨胀收缩，不同的运动主体相对于不同的观察者，时间刻度是紊乱的。比如黑洞旁边，时空严重扭曲，那里的时间流逝就跟其他地方明显不一致。不仅如此，由于光速的限制，所有的信息的传递都有延迟效应，导致宇宙各处对"此刻"的认知是混乱的。究竟怎么回事，我们不妨着眼于简单的事情，看看著名的"时间切片"思想实验。

想想此刻，你感觉的此刻，全宇宙什么样子？你的此刻，跟太阳的此刻一样吗？肯定不是。假如此刻你点燃了一颗爆竹，就在爆竹炸开的一刹那，太阳突然坍缩为一个黑洞了。那么，你能说这两件事同时在此刻发生吗？不能，因为你要等到8分钟以后才知道太阳遭遇的悲剧。这样，你不得不承认，所谓"此刻"有两个标准：一个是你看见的此刻情景，一个是实际的此刻情景。

我们来捋一捋这个情况。此刻，你抬头望星空，那么满天星斗此刻的实际情况，并非你此刻看见的样子。

1) 假如你看见(必须强调是"你看见")天空中此刻是这样一幅场景：太阳恰好正在打一个喷嚏——阿切；阿尔法星恰好踩到一块香蕉皮摔倒在地——啪嗒；织女星恰好失手摔坏了一只茶杯——哐啷。

2) 那么我们应该明白，这三件事情在你眼里是同时发生的，而它们实际并不是同时发生的：太阳打喷嚏是8分钟以前的事情，阿尔法星摔倒是4年多前的事情，织女星摔杯则是在你上辈子发生的事情。然而，这几件事却是同时在此刻映入你的眼帘。

3) 实际的此刻，在你抬头望星空的此刻，真正同时发生的事情是：太阳因热伤风正在前往医院途中；阿尔法星因4年前的香蕉皮事件摔断了腿，现在还在进行康复训练；织女星则在写回忆录，正在努力回忆很久以前摔破茶杯的故事。而这些，你此刻并不知道，需要等到以后才能看见。

这个情况捋清楚了，我们就进一步明白，所有映入我们眼帘的场景，只是全部天体的光影场景。我们看到的，永远只是已经拍成并在播放的"电影"，并非所见即所得。越远的天体，我们看见的是它越早期的光影。由于光的速度太快，我们的常识不大能够理解这种延迟效应。现在考虑一下比光慢的声音，比如雷电的情况。一个霹雳打下来，我们总是先看见一道闪电，然后才听见一声巨响。因为光比声音传播速度快。如果这个霹雳击穿了我们的保险丝，那么这个不幸事件发生的时间，一定是发生在闪电时刻，而不是听到声音的时刻。在宇宙空间，由于天体距离非常非常遥远，即便是极速的光，也存在明显的延迟效应。

现在回到刚才抬头望星空的时候。假如沿着你的视线，用一张巨大的照相机胶片在整个宇宙全部场景里切下一刀，在这张切片上的一切场景，就是你的"宇宙此刻场景"。只不过，这是一张斜着切下去的"时间片"，越远的地方，越往后斜，因为你只能看到那里更早的场景。

时间切片！明白了。

没完，还有故事。这样的时间切片也并不靠谱，它经常都要发生偏转。布莱恩?格林在《宇宙的结构——时间、空间以及真实性的意义》第5章《冰封之河》中，讨论了时间切片如何偏转。以下内容是我所作的更加通俗的表述。

假设此刻，你往宇宙深处100亿光年远的一个星球上望去，那方有个叫丘巴卡的外星人(格林举例引用的科幻电影角色)也往这方望来，你们四目相对。

这很不容易，要知道，你们双方看见的光影场景，已经在你们之间传播了100亿年。就是说，你看见的，应该是那方100亿年之前的情况，他看见的，也应该是这方100亿年之前(对他来说)的情况。

咦，有点乱！如果上帝站在宇宙穹顶上，在你们中间位置观察，他看到的是，不管什么辈分，反正你俩同时互相看见了。现在，上帝在你俩之间放一块时间切片，算作共同的"此刻"。

下面，请丘巴卡蹬上自行车，以时速10英里动起来，情况将发生微妙变化。

如果丘巴卡是离你远去，那么，你这方的光影场景，将需要更多一点点时间才能传播过去，就是说，他将看见你更早一些时候的情况，对不对？这一点点错位，经过100亿光年超长距离的放大，就变得非常明显了：他将看见你150年之前的情况，那时你还没有出生。时间切片向你的过去偏转了，他的"此刻"，实际是你的150年前。有关推算过程比较纠结复杂，此处略去。

如果丘巴卡调转自行车朝你而来，同理反推，他将看见你150年之后的情况，那时你的后辈子孙都长大了。时间切片向你的未来偏转了，他的"此刻"，变成了你的150年之后。

荒唐！你肯定会说：无论他看见什么，现在、此刻，我在读书，他在骑自行车，这个是铁打的事实。我们这边尚未发生的事情，远方的丘巴卡怎么可能看见呢？是的，但这里需要强调和重申的关键问题是：大家看到的和谈论的，都不过是光影场景！

这一方，你过去和未来前后各150年、共300年的光影场景，先后发射到宇宙中去。那一方，丘巴卡要花300年时间，来逐一观看这些发射过去的光影场景。请注意，这些发射过去的光影场景，就如泼出去的水，或者射出去的子弹，跟你本人是没有关系的。因此，我们可以换作如下比方，以利深入理解。

假设此刻，你向丘巴卡方向发射一颗光速子弹，100亿年之后，这颗子弹击中丘巴卡。那么我们可以解释为，丘巴卡"看见"了你的此刻场景。你的开枪与丘巴卡的中枪，算作"此刻"事件。假设你此前已经发射了一颗子弹，此后还将发射一颗子弹，事情就有意思了。100亿年之后，这三颗子弹先后飞到丘巴卡面前(当然，这个时候太阳系都早已寿终正寝)。如果丘巴卡往远方躲闪，他可能被早前发射的子弹击中。如果丘巴卡迎面往前跑，则可能被后来的子弹击中。

如果我们定义中间那一发枪击算双方共同的"此刻"，那么，丘巴卡往后躲就等于"看见"你的过去，迎面跑就等于"看见"你的未来！细细品味不难明白，所谓"此刻"，在全宇宙就是凌乱的。

时间、空间说到底都是主观感觉。

以上我们关于"此刻"的讨论，还只是可以帮助理解相对论的常识。相对论关于时空不实在的理论更复杂一些，概括起来内涵有三：

及时，全宇宙没有一个均匀的时间节拍，也没有一个均匀的空间分布。既然是主观感觉，处于不同情况的人，一定有不同的感觉。时间可以有急有缓，空间可以有伸有缩，他俩也是宇宙这出大戏里相当有个性的演员，而不是万古不变的舞台背景。

第二，时间和空间是一对魔幻的连体宝贝。相对论把它们叫作"时空一体化结构"。任何时候任何情况下，都不能把时间和空间分开来考虑。格林说："无论什么时候，只要我坐下来闭上双眼，试着想一想某个或某件既不占任何空间也没经历任何时间的东西或事情，我都会大脑短路。""要真的清除了空间和时间，那么甩掉你的影子易如反掌。"时空既然一体，那么时间的变化就必然导致空间的变化，反之亦然。就像你家的房间布局，房间总面积就那么大，如果你想增加长度，就必须相应地减小宽度。对此，如果我们联想物质与能量可以相互转化的等效关系，也许有助于理解这个闹心的问题。

第三，运动和质量改变时空。运动越烈，质量越大，时空扭曲就越显著。你可以想象，喧嚣闹市不仅把空气弄得混浊嘈杂，也在搅扰着看不见、摸不着、闻不到的时空，使之凌乱不堪。再作一个不恰当的比方，想想孩子们玩的海洋球池，宇宙时空好比一座巨大的海洋球池，万物就深深地淹没在塑料球的池中，在这样的池子里待着或者奔跑，都会挤压扭曲海洋球。不过这些塑料海洋球小到、轻到，人们无法直观感觉到罢了。

还是不知所云？相对论问世之初，全世界都没有几个人知其所云。当初爱因斯坦获诺贝尔物理学奖时，颁奖词说是奖给他电磁力方面的科研成就，并没有提到他的相对论。理论物理说到底还是不靠谱，诺贝尔物理学奖偏爱实验物理。

仔细想想，人们对时空的错觉，都是钟表和尺子闹的。在我们身居山洞、钻木取火的那些年代，天上就只有日月星辰，从来就没有挂着任何钟表和尺子，我们何曾纠结过时间空间！无论如何，大自然的事情就是这个样子。

现在，这个大秘密已经被人类揭穿了，上帝表示相当忧虑。

……