大家好 我是史提芬·霍金
物理学家 宇宙学家 有时是个梦想家
虽然我行动不便 说话需要电脑的帮助
但我的思想是自由的
自由地探索宇宙
探究宇宙问题
例如：时间旅行是否可行
如何开启通往过去之门
或前往未来的捷径
最终我们是否可以利用大自然的法则操控时间呢
Oriphia个人字幕 1048940319@QQ.com
来解开这个谜
与霍金一起了解宇宙
时间旅行曾经被认为是科学的异端邪说
我一向都回避这个话题 避免被贴上狂想家的标签
但这段日子我不再犹豫
事实上我更中情于建造巨石柱的人（英国 Salisbury 平原上）
我被时间记录了
如果我有台时间机器
我可以拜访玛莉莲·梦露 在她当红的时期
拜访伽利略 当他把望远镜指向宇宙
可能我还会到宇宙的尽头
揭开我们宇宙的全貌
要验证我们的想法是否可行 我们就要以物理学家的眼光去研究时间
也就是四维时空
四维时空并不难理解
所有的物理性质 包括我的椅子都是三维的
任何物体都有宽·高·长
但另外有一种量度单位 时间的单位
一个正常人可以活80岁
这堆石头可以存在更长时间 可能是数千年
而太阳系则是数十亿年
所有东西都在时间上有长度 空间也一样
在时间中旅行意味着要穿梭四维的时空
拿日常的开车旅行来理解这句话的意思
高速的车带来更多的乐趣
直走意味着穿过其中一维的空间
转左或转右意味着穿过第二维
在弯曲的山路中爬上爬下带来高度的变化
那样就在三维中穿梭了
但我们怎样穿梭时间呢 怎样才能找到第四维呢
先让我们换一个话题来看一个科幻的假想
关于时间旅行的电影通常有体积巨大 超耗能的机器
机器制造出穿越第四维的通道
一条时间的隧道
一个时间的旅行者
一个勇敢还要是坚强的人
面对无人知晓的世界
迈向时间隧道 步入者一阵头晕眼花
构想上可能大不相同
真实情况可能与此大相径庭
但这种想法本身并不疯狂
物理学家同样思考着时间和隧道
但从完全不一样的角度
我们想知道通往过去或者未来的入口是否在自然法则下存在
如果真的存在的话会是怎样的
我们将之命名为“虫洞”
事实上虫洞布满在我们身边
只是它们细小得看不到
虫洞非常微型
虫洞存在于时空的每个角落（nooks and crannies）
你可能难以理解但请继续看下去
没有东西是平坦的或者实心的
如果靠得足够近看任何东西 你会发现小洞和裂痕
这是基本的物理法则 同样适用于时间
像这个桌球台 台面看起来又平坦又光滑
拉近来看就完全不一样了
满是缝和孔
就算是光滑得像台球 也有细小的裂痕 皱褶 瑕疵
在三维世界就容易说明这一点
相信我在第四维同样是正确的
时间中存在细小的裂痕 皱褶 瑕疵
在非常小的尺度
甚至比分子还小 比原子还少
我们把那一区域叫做量子泡沫（Quantum Foam）
这是世界的基本存在
微型的时空隧道和捷径
在这个量子的世界里面不断地形成——消失——再形成
连接两个独立地点和不同的时间
很不幸这种时空的隧道只有10的-33次方厘米的大小（普朗克长度）
不足以令人类可以通行
不过引出了虫洞型的时间机器的概念
有些科学家认为有可能抓住其中一个 将之扩大数亿亿亿倍
使其足以通过一个人甚至一艘太空船
给以足够的动力和超前的科技或许可以在宇宙中制造出大虫洞
我不保证可行 只是理论上有可能做出来
一端在地球不远的地方
另一端则在遥远的宇宙的深处
理论上虫洞可以有更多的用途
如果虫洞的两个开口在相同的地点不同的时间
飞船可以穿越到地球形成之前的世界
一个遥远的过去
或许恐龙们可以目睹飞船的降落
现在我觉得四维时空的概念很难理解
虫洞的概念更加令人摸不着头脑
但换言之
我想出一种简单的实验验证人类是否可以通过虫洞穿越时间
或者在遥远的未来
我喜欢简单的实验和香槟
所以我结合两样我喜欢的东西来验证从未来穿越到过去是否可行
我搞了一个派对 欢迎来自未来的时间旅行者
在派对开始前我没有告诉任何人
这是请柬告知确切的时间和地点
我复印的数份 想必其中一份可以流传至数千年后
可能在未来的某一天有人可以看到这份请柬
用虫洞型的时间机器来参加我的派对
证明时间旅行在未来可以实现
我的穿越客人可能随时都会到
5...4...3...2...1
很遗憾
我期待有人会开门进来
那么为何这个实验不起效呢
我想其中一个原因是众所周知穿越过去的问题
谬论的问题
谬论十分有趣
祖父谬论：回到过去，在（外）祖父生你父母之前把他杀了 因此你不能出生，更不能回到过去杀你的祖父。
一个十分出名的谬论是祖父谬论
我有一个新的简单版本 我称之为疯狂科学家谬论
我不喜欢电影中把科学家描述成疯子
但在这个版本中却是真的
这个男人决定要制造一个谬论
就算代价是自己的生命
想象一下他用某种手段造出了一个虫洞
时间隧道返回一分钟前的世界
听起来好像没多大问题 而实际上一分钟的穿越可能捅很大的娄子
通过虫洞科学家可以看见自己一分钟前的影象
但我们的科学家如何用这个虫洞呢——开枪射一分钟前的自己
现在他死了 在他组装起手枪之前就死了
那么 谁开的枪...
这是个谬论
听着就觉得不可能
这种情况是宇宙学家们的恶梦
这种时间机器会改变宇宙最基本的法则
结果早于原因发生 影响原因的发生
我相信事物不能够否定自己的存在
如果可以的话 那么就没有人可以阻止宇宙重回混沌
所以我想有东西总是阻止谬论的发生
总是有某一原因使得我们的科学家没有射死自己机会
在这个例子中 虫洞就是问题的所在
我可以肯定地说这种类型的虫洞是不可能形成的
原因就在于反馈
如果你曾经去过听摇滚 你会认得这震耳欲聋的声音
这是反馈 成因很简单
声音进入麦克风
通过电线的传导
通过扩音机放大
再从音箱放出来
但声音又再一次通过麦克风
一次又一次地经过这样的循环
每一次都变得更大声
如果没有人叫停 反馈将会令这个系统崩溃
我想同样的事情会发生在虫洞中
只是辐射取代了声音的位置
当虫洞打开的瞬间 自然界中的辐射会进入其中并形成回路
反馈会变得足够强大使虫洞毁灭
虽然微型虫洞当真存在
也可能某天可以将之放大
也没能持续足够长时间而变成时间机器
那就是没有人来参加派对的真正原因
事实上我相信任何的手段包括虫洞可以穿越时空回到过去
可能并不存在 否则就会产生谬论
很可惜穿越时间回到过去永远不会发生
令想到过去狩猎恐龙的人失望
但故事并未完结
时间旅行并不是不可能
我相信时间旅行
通往未来的时间旅行
到未来去旅行
时间就像河流一样流动
我们就像是被时间流冲向下流一样
但时间在另外的方面也很像河流
在不同的地方有不同的速度
而这也是到未来旅行的关键
这个概念源自100年前的爱因斯坦
他意识到可能有的地方会使时间慢下来
而另一些地方时间会加快
他决对是正确的 而证据就在我们头顶上
外层空间
这是全球定位系统GPS
由绕地球运行的31个人造卫星组成的系统
这些卫星用于卫星导航
但它们同时证明了时间在这里走得比地球表面快
在每个航天器上都有一个非常精密的钟
无独有偶 它们全部每天都走快十亿分之三秒
系统必须纠正这个误差
否则这个误差会导致地面的定位系统产生每天6英里的偏差
你可能想像一下后果
问题并不在于钟
钟走快只说明这里的时间走得比在地面快
产生这种现像的原因在于地球的质量
爱因斯坦意识到物质会影响时间
就像河流流得慢的部分
越重的物体时间流逝得越慢
这一点和未来旅行有着重大的关系
我明白这是个很难明白的概念所以来看个简单的例子
这是吉萨金字塔
它有40000000吨重
就像所有重的物体一样它实际上在减慢时间的流逝
比超地球其它地方它的作用小于十亿分之一秒
但的确在发生影响
你会看到法则在起作用
接近金字塔的物体时间就会变慢
就像被隔断的河流
在这里时间自身的流动会变慢相对于较远的地方来说
那在金字塔附近的人看外面的世界会是怎样
他们肯定会看到相反的情况
因为他们自身变慢了 而看远处的时间流动则变快了
这是理所当然是受到金字塔的质量影响
这就打开了通往未来之门
实际我们用来进行时空穿梭的物体的质量要比金字塔大得多
我只想到有一个物体
在人马座的中心
离我们1600光年之外
就像银河系其它地方一样
有着大量的气体和恒星
一个超级黑洞拥有4百万个太阳的质量
由于自身的重力压缩成一点
你越是接近黑洞 重力越强
离得足够近 甚至连光都跑不掉
以至于形成一个直径5千万英里的黑球体
这样的黑洞对于时间起着意想不到的效果
作用远远强于宇宙中的任何其它东西
这就是一个自然产生的时间机器
我乐于想像有一天一艘飞船可以得以接近这个特别的地方
但最起码要避免被吸进去
我想其中的技巧就在于交界处的调整 而刚好不被吸进去
他们必须有精确的航向和速度否则就出不来了
做得好 飞船将会环绕其运行
其轨道是长达3千万英里的圆周
但愿飞船的速度可以保证其停止下坠
如果有人可以从地球上或者其它远离黑洞的地方加以指挥
他们设定其在轨道运行一周要用16分钟
但对于飞船上的勇者来说 接近这样质量的物体
时间将会慢下来
其效果将会比接近金字塔或者小行星旁边更黄更暴力
时间的流动将会减慢一半
16分钟一周的轨道他们感觉只用了8分钟
每转一周 比起远离黑洞的人他们只感受到一半的时间
飞船和它的船员就会穿越时间
试着想一下他们绕着黑洞运行了5年
我们则会渡过十年
当他们回到地球 其它人都会比他们年长5岁
飞船及其船员将会回到未来的地球
他们旅行经过的不单只是空间而且包括时间
超大质量黑洞是一台时间机器
但事实上并不容易操作
比起虫洞 他有着不产生谬论的优势
也不会因为反馈而崩溃
但真的十分危险 短时间内还不可能实现
幸运的是还有其它的方法可以穿越时间
而这是我们最后最可行的方法制造一台时间机器
穿梭第四维空间 并不能单独进行
但有一个神奇的方法可以实现
你需要很快很快的速度进行
比围绕超大质量黑洞运行的速度还要快很多
这是因为宇宙的另外一个古怪的定律
有恒定的宇宙极限速度
186000英里每秒
也就是众所周知的光速
没有东西可以超过这速度
你知道这听起来不可思议 但请相信我这是宇宙的一个基本法则
但无论如何用接近光的速度就可以去到未来
用以解释这个问题 让我们看一个科学的假想的运输系统例子
试想一下存在一条围绕地球的轨道
一条为超高速列车准备的轨道
我们将会试用这条假想的轨道达到近似光速 看看这如何成为出一台时间机器
在上面的旅客将得到一张通往未来的单程票
列车开始进行实验 越开越快
很快它就会绕着地球不断运行 一圈又一圈
接近光速意味着极高速地绕地球运行
每一秒跑七圈
但无论列车的动力如何强劲
绝对不会超过光速 因为物理法律不允许
所以我们只能无限接近极限速度
而非常奇特的事情开始发生
相比于地球其它地方列车上的时间流动得非常缓慢
就像在黑洞的附近 但不仅如此
列车上的所有物体的运动都会变慢
这样就可以限制列车上的物体的速度 不难解释箇中道理
霍金的著作《时间简史》
试想像一个小孩在列车上向前进方向奔跑
你的奔跑速度将加上列车的速度 所以
她就可以意外地突破速度上限吗
答案是否定的
自然法则将时间减慢以避免可能性的发生
所以她不能够跑得快过极限速度
时间总是会变慢使得极限速度不会被突破
利用这个特性我们可以通往遥远的未来
假设列车在2050年1月1日出发
绕了地球走了100年
而在2150年的新年靠站
而旅客们只是过了一个星期 因为车内的时间流动足够慢
当他们走下列车将会发现一个完全不一样的世界
他们用一周时间就来到一百年后的世界
显然建造一辆如此速度的列车是不可能的
但我们还是可以造跟这列车相像的东西
位于瑞士日内瓦的世界上最大的粒子加速器
在地下深处有长达16英里的环形管道
上万亿个微小粒子组成的粒子流
当电源打开 在不到一秒内粒子流从零加速到时速60000英里
增大能量 粒子流变得越来越快
最终粒子流将会每秒绕管道11000圈
差不多达到光速
就像列车一样 他们不会达到极限速度
他们只能达到99.99%光速
这样的情况下粒子流也会穿越时间
我们得知这点因为一种寿命超短的物质“π介子”
正常情况下他们只能存在二百五十亿分之一秒
当他们达到近似光速
他们的寿命延长了30倍
这些粒子真正意义上的穿越时间
就是这么简单 我们想要去往未来
我们只需要跑快点就可以了
非常快
我想唯一可能实现的方法就是到宇宙空间去
人类历史上最快的运输工具是阿波罗10号
它可以达到25000英里每小时的速度
但要时间旅行我们还要2000倍以上的速度
为了实现 我们需要一艘更大的船
一台真正的超巨大机器
飞船要足够大容纳足够的燃料
足够加速到近乎光速
要使飞船达到极限速度 飞船需要整整六年时间加速
最初的加速会是缓慢的 因为飞船巨大而且笨重
而后逐渐加速 行驶一大段的距离
一周后它就会飞近太阳系的边缘行星 气态的行星如海王星
两年之后就会加速到光速的一半
而且会远离我们的太阳系
再两年后它就会达到光速的90%
而接近离我们最近的恒星系统人马座α星系
大约离地球30万亿英里
发射四年之后 飞船开始了时间旅行
飞船上的一个小时等于地球上两个小时
和环绕大质量黑洞飞行的实验相近的情形
后戏在后头
再经过二年加速飞行 飞船将达到最高速度
99%的光速
在这个速度下 飞船上的一天等于地球的一整年
飞船真正地飞向未来
变慢的时间还有一个好处
就是在人类的寿命里可以进行很长距离的旅行
去到银河尽头只需要80年
而我最想探研的是我们宇宙的真谛
在我们的宇宙时间以不同的速度在不同的地方流逝
我们被微型的虫洞包围
最终我们将用我们掌握的物理知识
成为真正的四维时空穿梭者