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第3章 我们自己的时间(第2页,共2页)

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在地球上,这很容易。但现在,不再如此。事实上,不可能做到。没有什么东西能够超过光速运动。因为你自己的速度已经只比光速低1公里/小时,所以你的网球不可能以比你现在速度快20公里/小时的速度运动。

当然,没有任何理由禁止你投球——但既然那只网球无法超过光速运动,显然有一些别的限制会在你试图把它投向前方的虚空中时发生。答案就在我们的老朋友——方程式e=mc²之中:你试图投掷而加给网球的能量被转化成质量。因为它无法被转化成速度。

你已经知道质量能够被转化成能量(比如说在恒星内部),这里发生的是与那个现象相反的例子:能量被转化为质量。这就是答案了:你刚学到,因为爱因斯坦的狭义相对论,所以在你冻结一切那一刻之前,你会变得越来越重。

现在让我们看看你高速旅行所带来的另两个问题:时间的膨胀和长度的收缩。

大多数人(包括我自己)在面对宇宙时间不存在这一事实会感到迷惑而着迷。我们的常识,经过在我们这个微小行星表面几百万年以来的进化,在直觉上就抗拒这种想法。尽管我们能在自己身上或周围看到时间留下的印迹,但时间本身是一个比较抽象的概念,完全不可见的某种东西以无法触摸的方式不停流动。虽然奇怪,但我们还是能够接受这一想法,时间并不像我们曾经认为的那么简单。

但是,我们一直相信自己熟悉空间这个概念。可是这也不正确。我们同样不了解空间。

在你的想法里,一米总是一米,不是吗?

不是。它取决于是谁在看。

空间与时间互相交织在一起:如果时间发生了改变,距离也一定会改变。

你一头雾水,为什么必须如此呢?

为什么时间膨胀必然带来距离和长度收缩?

答案在于那个自然界中所存在着的绝对不可打破的速度限制:光速。

如果距离不收缩,你就必然会违反光速限制。

在外太空中,光的运行速度大约为300,000公里/秒。

一位在地球上的观察者看到你以87%的光速前进,也就是每秒260,000公里,这里的每秒是指他的每秒。

以如此高速飞行的你,一定还记得你所经历的一秒与他的一秒不同。以光速的87%飞行时,你这里的一秒钟等于地球上的两秒钟——在这两秒钟里面,位于地球上的观察者看到你移动了520,000公里。所以在他眼里,你移动的距离比你自己实际在你这里的一秒钟所走过的距离多了一倍。

这没什么奇怪的,对吗?

不对。因为虽然你在他的两秒钟里面移动了520,000公里,但你的世界里只过了一秒钟。

那么对你来说,你的速度就是520,000公里/秒。

但是,光速只有300,000公里/秒。你将打破宇宙中普遍存在的速度纪录……

但这是被禁止的,执法的不是警察,而是自然。记住,没有东西能够超过光速运动,在二十世纪初,许多实验证实了这一点,而且在太空中,光也一直以此速度运动(既不会更快,也不会更慢)。牛顿永远无法解释这种现象,如果他依然沿用自己的观念来看待世界。但爱因斯坦做到了,用他自己的理论。

在他关于物体运动的理论——狭义相对论中,时间的膨胀必须伴随着距离的收缩同时进行,只有这样,才能保证不管是谁在看,都不会有物体能够以超过光速的速度运行。

如果一个站在地球上的人的时间流速比你快一倍,那么你所移动的距离,在你自己的感觉上,将比在地球上看着你的人感觉上短一半。

以87%的光速移动的你,自己并没有感觉到每秒移动了520,000公里,而是只移动了260,000公里。地球上的观察者看到的一公里的距离在你这里变成了只有半公里。

而你的速度则保持相同,不管是你自己测量,还是其他人测量。

速度与观察者无关,但时间与长度取决于观察者。

你在飞得更快时,远处的星系看起来离你更近了,因为它们的确变得离你更近了。千真万确。而且这不仅仅发生于物体离你的距离上:物体本身也随着速度变大而缩短了。在没有以同样高速运动的人看来,高速移动的火箭和上面的乘客都收缩了。甚至你自己也是如此。以87%光速的速度飞行的你,像超人一样,举拳伸过自己的头顶,俯身前进,对于地球上的人,你的身高只剩下一半,但在与你一起同速飞行的人的眼中,你依然一切如常,因为他们用来测量你身高的卷尺长度也同样缩小了……

这一切,都是接受了宇宙中存在一个固定的、有限的和不可超越的光速的结果。

爱因斯坦在他一九〇五年关于狭义相对论的论文中阐述了所有这些。这一理论揭示了大自然对于所有想要以(非常)高的速度旅行的人所定的规矩。

奇怪吗?当然。

反直觉?绝对。

但自然就是这么运作的。

那么,关于引力呢?我们刚才有意忽略了它,但如果我们希望看到一个我们宇宙的真实图景,我们需要把它加进来。马上,你就会继续你的高速旅程,这一次,你所在的宇宙构造——时空——将与它所含有的能量相互作用,并在后者周围弯曲,产生引力。

现在回到你这里。

你还在外太空中。所有一切依然被冻结着。

地球在你身后某处,你刚才看见的那位宇航员在很久之前就已死去并入了土。你正向着现在看起来不那么远的遥远星系飞驰。

记住时间与空间是作为我们宇宙构造即时空所不能拆分的组成部分,引力就是这个构造被它所含的能量所弯曲产生的效应,不管这些能量是什么形式的,而且质量就是能量的一种形式。

在你冻结一切时,自己正变得越来越重。

现在让我们把画面解冻。

准备好了吗?

你又开始飞行。

你的身体正以非常快的速度移动,而你的加速器还在强劲地为你加速,你变得越来越重,因为现在我们考虑到了引力,你不断增加的质量让身边时空的弯曲程度越来越显著。

你的身体现在已经含有与一座小山差不多的质量。

那些从你边上飞过的石块开始沿着你所引起的斜坡滑下,很快,它们甚至开始掉到你身上。

石块掉到你身上时你还是很痛的,但是你已变得越来越重,体积却没有变大,你比以前的自己更致密,所以那些石块被你击成微小的碎片。

随着你收集的能量越来越多,你已经变得像地球一样重了。

你捕获了大石块,甚至小行星。它们正绕着你转动。

你变得如此之重,你在自己身边的时空中形成的曲线已经变得非常显著,宇宙已经在任何一个方向都发生了变形。不仅仅是前进的方向。这已经不再取决于速度,而是引力了,引力所带来的时空弯曲,源于你自身所收集的能量。因为这些能量、空间与时间,在我们宇宙的构造中互相纠缠,它们弯曲得如此显著,现在无论你朝哪个方向看去,宇宙都已变形,而且变形本身也在加速,似乎你的时间现在比宇宙中所有的钟表都慢。

现在你的质量已经达到了五个地球那么重,全部集中在你的身体里。显然抬手对你来说已经是一件难事,其他任何类似动作也一样,事实上,现在的你已无法动弹……

老实跟你说,如果我是你,我会在这里停下来。

为什么?

因为你持续不断地增加自己的质量,你注定总有一天会变成黑洞。

这可不是什么好主意。

糟糕的是,你越来越重,直到你无法动弹,你甚至无法碰到关闭火箭的隐蔽开关。

你的双手就像被胶水黏在屁股上,你感到自己就要崩溃了……

“停下!”你惶恐地大声叫道,发现自己已回到飞机上,坐在窗边。

你那位古怪的邻座正看着你。

从他的表情看,你似乎吵醒了他。

他绝对古怪,不过现在的你,看上去比他更古怪。

你嘟哝了一句别人听不到的“抱歉”,转头向飞机舷窗外看去。

现在是凌晨。

没有任何马上就要降落在未来家乡的迹象。

没有看到遥远的星系本应该越靠越近的现象。

没有小行星环绕在你身边。

你只不过是在乘坐飞机。

你看着自己的手表。

看起来你已经在空中飞行了八个小时。

“我能问问你刚才为什么大叫吗?”你那位古怪的邻座问道。

“我们在哪儿?今年是哪一年?”你回问道,睁大双眼。

“这个,这个……”

“哪一年?”你不肯放弃,有些神经质。

“二〇一五年。”他回答说,感到有些好笑。

你叹了口气,当空姐宣告飞机开始下降时,你意识到这只是一场梦,你没有飞入未来,依然在这里,飞向你可爱的老家,它那水泥路面和砖墙建筑。

外面是12°c。空姐继续说。晨雾会随着白昼的到来而散去……

还是二〇一五年。

可以放下心来了。

但真是个怪梦啊。

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