用数学模型解决时间旅行,我们将自由地行走在时光里

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美国电影“时间旅行者的妻子”中,男主穿梭在时空中,陪伴了女主的一生。大火的韩剧“明天和你”与“九回时间旅行”也是以时间旅行为基线,讲述了别样的浪漫人生。很多人都梦想着和剧中的主人公一样,可以自由地行走在时光里,但同时我们也明白,这一切几乎不可能实现。

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令人惊喜的是,研究人员在最近提出了一个能使时间旅行变为可能的数学模型,其途径就是将爱因斯坦的广义相对论与一系列关于时间不是一个独立维度的假设相结合。传统上,我们认为宇宙是由三个空间维度构成的,第四个维度就代表时间。但是加拿大英属哥伦比亚大学的数学家Ben Tippett表示传统的理念是错误的,他认为时间不应该独立于其他三个空间维度之外,相反,四个维度应该同时运行。

Ben和马里兰大学的天体物理学家David Tsang一起,研究出了一种利用四个维度同时运行的原则使得时间旅行变为可能的方法。他们的发现已经发表在了杂志Classical and Quantum Gravity上。在一份申明中,Tippett表示:“人们将时间旅行看做是一件虚构的事情,我们却倾向于认为时间旅行并不是完全不可能。在数学领域,时间旅行完全有可能实现。”

Tippett在接受“新闻周刊”的电子邮件采访时解释了时间机器的工作原理:在广义相对论中,时空的曲率通过对穿过它们的物体施加力而引起重力,这些曲线使行星进入恒星的轨道。 如果时空不弯曲,所有行星和恒星将沿直线行进。因此,如果时空是弯曲的,并在同时运行时间,那么在理论上弯曲可以变成一个循环,使时间旅行成为可能。

“自二十世纪五十年代以来,有很多关于时空的建议可以让人类进行时间旅行。我的工作是建立一个“时间机器”模型,乘客可以在一个限定大小的盒子里沿着太空和时间的曲线回到过去。时空的形状被用于在时空和时间方面改变时间机器内部时间的方向。然后我利用爱因斯坦的理论来分析这个奇怪的时空,并最终确定构建时间机器所需的一切。”

Tippet和Tsang的时间机器模型创建了一个弯曲成圆的时空曲率。时间机器里沿着这个曲率移动的任何东西都将固定的到达同一版本的时间,回到同一时间段的过去。在时间机器外观看的人可以看到事件反向运行的样子。

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Tippet对此详细解释到,如果你在时间机器内做早餐,手表的指针将向前移动,你将感觉到“持续加速”,但如果你向外看,你将看到两件奇怪的事情:首先,你将看到另外一个版本的你站在一个完全相同的时间机器中,但是时间会反过来流逝。另一个你会把煎蛋收起来,放回鸡蛋盒子里,咖啡机里的奶油也会变回原状;钟表上的指针会根据你所处的时光位置进行正转然后倒转。有趣的是,外面的观众会看到你的两个版本:一个是处于时间正常流逝中的你,另一个却在经历时光倒流。

但这样的机器现在真的存在吗? Tippet说不。他说:“我们的论文包括对这种机器的仔细分析,以及它在建造过程中将要面临的问题。一般来说,回到过去的时间旅行通常会导致奇异点(宇宙中有空洞的地方)或着会由于因不幸进入黑洞而导致一些不稳定的因素发生。不幸的是,我并没有预见到这是可行的。”

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也就是说,时间旅行虽然有理论支持,但实际操作起来还有许多难点仍未解决。对时间旅行感兴趣的同学还有机会发掘探索,成为时间旅行第一人,在此时数学和物理天体等方面的知识显得十分重要。美国有很多大学在数学方面都有自己独特的优势,想要进行美国大学申请的同学不妨考虑一下以下2017全美数学专业排名前五的学校:

  1. 斯坦福大学
  2. 加州大学伯克利分校
  3. 普林斯顿大学
  4. 哈佛大学
  5. 加州大学洛杉矶分校

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转载自 用数学模型解决时间旅行,我们将自由地行走在时光里

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