@ 2017.05.01 , 15:00

用数学模型论证分析时间旅行的可能性

经过若干严肃的数学运算,不列颠哥伦比亚大学(UBC)的研究者提出了时间机器的数学模型,并已发表在经典和量子引力杂志上。

UBC奥格纳根校区(嗯?纳……根……?)的数学和物理讲师Ben Tippett最近发表了关于时间旅行的可行性的研究。

Tippett专长研究爱因斯坦的广义相对论,特别是黑洞和科学幻想。利用数学和物理方法,他创建了时间旅行方法的公式化描述。

Tippett说道:“人们认为时间旅行只是科幻传说。我们一般也倾向于认为这是不可能的,因为我们并不能实现。不过,在数学上,这是有可能的。”

自从Herbert George Wells在1885年发表他的时间机器一书之后,人们就对时间旅行充满疑问,并且科学家也想方设法解决或者否定这个理论。1915年,阿尔伯特·爱因斯坦发表了他的广义相对论,认为引力场是由时空畸变引起的。近100年后,激光干涉引力波天文台与其他研究者合作宣布发现了数十亿光年外两个黑洞碰撞产生的引力波,证实了爱因斯坦的理论。

Tippett称将空间划分为三维、时间单独为一维的划分方法是不正确的。应当同时处理四维,不同方向应当连接为一体,构成一个时空连续统。利用爱因斯坦的理论,Tippett称时空曲率就代表了行星轨道的弯曲程度。

用数学模型论证分析时间旅行的可能性
credit: 煎蛋第五位画师六翼

时空如果是“平坦的”,或者无弯曲的,行星和恒星就会直线运动。在大质量恒星的附近,时空几何就会弯曲,附近行星的直线轨迹会受此影响,在恒星附近弯折。

Tippett说道:“时空表面的时间方面也是弯曲的。宇宙中也存在这样的证据,比如越接近黑洞,时间就会变得越慢。我的时间机器模型就利用了弯曲的时空,将时间折为相对乘客的一个圆,而不是直线。这个圆就能将我们带回过去。”

虽然有可能利用数学方程描述这种时间旅行,Tippett觉得可能不会有人能建造成功。

Tippett说道:“Herbert George Wells向大众推广了‘时间机器’一词,让人们觉得先驱者必须用到‘机器或者特殊的盒子(月光宝盒,就是你了!)’才能真正实现时间旅行。虽然数学上也是可行的,但不可能建造一个时空机器,因为我们需要材料,需要奇异物质来弯曲时空,但这样的物质尚未被发现。”

Tippett创建了一个数学模型——可越非因果逆行时空域(TARDIS)。他将其描述为时空几何泡沫,能携带内容前向或后向穿越时空。泡沫在时空中移动,速度偶尔超越光速,由此能回到过去。

Tippett说道:“研究时空问题痛并快乐,也是一种运用数学和物理的有趣方式。我所在领域的专家自从1949年就已经在探索时间机器的数学可能性了,我的研究就提供了一种新的方法。”

论文原文DOI: 10.1088/1361-6382/aa6549

本文译自 phys,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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