即使你永遠都買不起一部時光穿梭機,想實現時空旅行從技術上來說也不是完全不可能的。這需要一部跑得非常非常快的機器,具體地說,速度需要接近3×108米/秒,這個速度能夠使你在眨眼間繞著地球跑好幾圈。
3×108米/秒是光運動的速度,這幾乎是宇宙與生俱來的速度極限。有趣的是,當物體加速到接近光速,時間就會變慢。
出於對這個現象的好奇,物理學家曾經設想,如果讓雙胞胎兄弟或姐妹中的一人乘上星際飛船作太空遨遊,而另一個則留在地球上生活,結果會是怎樣。那就讓我們設想一下這個也許會發生在遙遠的未來的故事吧。
假設貝絲和芭比是雙胞胎,都是30歲。貝絲是一位宇航員,而芭比則是一個新聞記者。貝絲剛剛接到一項飛行任務,這可能會成為她一生的使命:乘坐宇宙飛船到鄰近的一個恒星係統去考察。芭比會為她工作的報社全程報道這次航空旅行。
目的地距離地球96萬億千米,大約10光年的距離。貝絲乘坐的宇宙飛船以光速的90%的速度運行,照此推算,從地球上出發到回到地球需要22年的時間。在這段時間裏,芭比結了婚,生了兩個孩子,而且頭發都變花白了。
但這段時間對於宇航員貝絲來說卻是另外一番情景。當宇宙飛船以極快的速度穿梭於星際時,船艙內的鍾表悄悄地放慢了腳步。並不是表沒電了或是壞掉了,而是時間本身為飛船和飛船上的成員放慢了節奏。
然而飛行員們自己卻感覺不到絲毫的變化,對於他們來說,1分鍾仍然是1分鍾,並沒有多出1秒鍾。但在貝絲出發之後,飛船上的時間和地球上的相差越來越多了。
成功完成任務之後,宇航員們返回了地球。當飛船進入太陽係時,船艙裏的電子鍾顯示這次太空旅行花了10年時間。當飛船途經冥王星時,貝絲剛好慶祝自己40歲的生日。
貝絲和芭比都知道這種時間變慢的效應會發生,但當兩姐妹重逢時,她們仍然很震驚。貝絲是一位40歲的中年女子,而芭比已是邁向老年的52歲的婦人了。兩姐妹不再像是雙胞胎了。芭比如今已不再年輕,她把這次太空旅行看作是年輕時的回憶。而貝絲則有些茫然:22年過去了,這個世界發生了很大的變化,對於她來說,相當於經過了10年的長途旅行來到了12年後的未來。
這種時空旅行的創意靈感來自於阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對論,該理論描述了運動給時間、距離和質量帶來的影響,更接近光速的旅行將把宇航員們送到更遙遠的未來,比如說1個世紀之後。雖然我們現在仍不能製造出可以如此高速運行的飛行器,但我們仍然能從相對低速的運動物體身上觀察到這種效應。科學家們曾在超音速飛機上裝上非常精確的時鍾,在飛行結束後,他們發現時鍾整整慢了1秒鍾。
在愛因斯坦的廣義相對論中,他預言,隨著引力的增加,時間也會變慢。依據這個預言,有人提出這樣的設想,也許我們可以利用宇宙中具有極大引力場的天體結構,比如黑洞,幫助年邁的老人重返童年。