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第九章 时间
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“假如不预先假定过去和将来有区别，经验这个词就不会有意义。”
卡尔·冯·魏泽克
“但我总是听到在我背后，有翼的时间之车在迅速驶近”
安得鲁·马维尔
两场大革命促成了新物理学的诞生，一场是量子论，一场是相对论。后者几乎完全是爱因斯坦一人的成就。相对论是一个关于空间、时间和运动的理论。其影响同量子论一样，既深刻又令人迷惑，并对人们抱有的关于宇宙本质的很多观念构成了挑战。相对论对时间的处理，是有史以来对人们的传统观念最有挑战性的，因为时间是世界上各大宗教长期以来所热切关心的一个问题。
就我们对世界的经验而言，时间是如此基本的东西，以致谁若想摆弄摆弄它，便会遭到人们的反抗，遭到极大的怀疑。每个星期，我都收到一些业余科学家们的来稿。这些人一心想找出爱因斯坦的错误，企图再将传统的、常识性的时间概念复原，尽管过去将近80年以来，相对论一直是成功的，还没有任何一个实验证明按相对论作出的完美无缺的预言有什么错误。
我们对个人同一性的看法，即对自我、对灵魂的看法，是与记忆、与延续的经历密切相关的。只是说在此刻“我存在”还不够。是一个人，就意味着经验的连续，还有将经验联接起来的某些特征，如记忆。这个问题具有很强的宗教意味，也是一个让人容易动感情的问题。很可能就是因为这个缘故，新物理学的那些看法才受到了抵制，同时科学家和科学门外汉们，都深深地被相对论的那些让人不知所措的推论所吸引。
爱因斯坦的所谓狭义相对论发表于1905年。狭义相对论起源于爱因斯坦试图消除物体的运动和电磁扰动的传播之间明显的矛盾。光信号的行为尤其显得违反人们信奉已久的原理，即一切匀速运动都是完全相对的。我们在这里不必去讨论那些技术性细节。反正结果是，爱因斯坦重建了相对性原理，使之即使在涉及光信号的情况下也能成立，但做到这一点是有代价的。
狭义相对论的第一个受害者是人们对时间的信仰——时间是绝对的，普遍的。爱因斯坦证明，时间实际上是有弹性的，可以被运动伸长或压缩。每一个观察者都带着他自己的时间尺度，而他的时间尺度在一般情况下是与别人的不一样的。在我们自己的参照系中，时间从来也不会显得有什么异常，但相对于另一个以与我们不同的方式运动的观察者而言，我们的时间就可能是被扭曲了，与他们的时间不同步了。
时间尺度发生这样奇妙的错乱，使得我们有可能进行一种时间旅行。从某种意义上说，我们都是时间中的旅行者，都在奔向将来，但时间的弹性使得一些人能比另一些人早一些到达将来。高速运动使你能够减慢你自已的计时器的运转，好象是让别人冲在时间的前面。用这种办法，就有可能比静坐不动更快地到达某一遥远的时刻。从原则上讲，我们可以在几小时之内就到达2000年。然而，要想得到可观的时间弯曲，就必须有每秒几万英里的高速。现有的火箭速度，只能使精确的原子钟显示出些微的时间膨胀。时间膨胀的关键是光速。随着我们接近光速，时间弯曲也逐步升级。相对论禁止任何人超过光速，因为超过光速，就会出现时间倒转的情况。
可以用高速的亚原子粒子使时间戏剧性地缩短。μ介子在巨大的回旋加速器中被加速到接近光速，可享有十几倍于它静止时的寿命（它静止时，大约在1微秒之内就会衰变）。
相对论也同样使空间受到了重大损害，使空间也成为具有弹性的了。当时间被伸长时，空间就被缩短。假如你坐在列车上，列车驰过车站，从你的参照系来看（你的参照系是与站台上的搬运工的参照系相对的），车站上的钟走得要稍微慢一点。作为补偿，站台在你看来也显得短了一些。当然，这些事我们从未注意过，因为在常规的速度下，时钟走时和站台长短的变化太小，不过这些很小的变化很容易用灵敏的器具测量出来。空间和时间的这种共同的扭曲可以看作是空间（收缩了）变成了时间（伸长了）。1秒钟的时间相当于很大很大的空间——准确地说是相当于186，000英里。
科幻小说里常有这种时间扭曲的花招，但时间扭曲的确不是虚构的。这种扭曲真的会发生。有一个奇特的现象，即所谓的双生子效应，就说明了这种扭曲。一个孪生子以接近光速的高速飞向我们邻近的一个恒星。他那呆在家里的孪生兄弟等了10年，终于等到他返回地球。火箭着陆之后，他的孪生兄弟发现在这10年里，他只长了1岁。高速使他只过了1年的时间，而在他的1年里，地球上已过了10年。
爱因斯坦将其狭义相对论作了进一步的推广，使之包括了引力效应。于是就有了广义相对论。在广义相对论中，引力不是一种力，而是时空几何中的一种扭曲。按广义相对论来看，时空并不是服从通常的“坦的”几何学规则的，而是弯曲的，产生时间弯曲和空间弯曲的。
我们在第二章里说过，现代的工具十分灵敏，连地球引力的时间弯曲都可以用火箭里的钟探测出来。在太空中，时间走得确实要快些，因为在那里，地球的引力比较弱。
引力越强，时间弯曲也就越明显。现已知道，在有的恒星上，引力十分强大，以致那里的时间相对于我们要慢百分之几。实际上，这些恒星正处于某种临界值的边缘，一过了临界值，时间弯曲就开始加倍增长。假如这样的恒星再大几倍的话，时间弯曲就会升级，最后，在引力的某一临界值上，时间就会停下来。从地球上看出，这恒星的表面就是冻结住了，没有任何活动了。不过，我们是看不到这种奇异的时间停止现象的，因为我们借以看到它的光线也冻结在那里了，这恒星发出的光的频率被移到了光谱的可见区域之外。这恒星看上去是黑的。
理论告诉我们，处于这种状态的恒星不可能保持原状，而会在它自己强大的引力压迫下在1微秒之内坍缩成为一个时空奇点，在空间留下一个空洞，即黑洞。原先恒星的时间弯曲仍然在空洞的空间中留有痕迹。
因此，黑洞就代表着通向永恒的近路。在这种极端的情况下，火箭上的那位孪生子不但可以快一些到达将来，而且能够在一瞬间到达时间的终点！他一旦进入黑洞，黑洞之外的一切永恒从他相对固定的“现在”来看，就会立刻成为过去了。因而，他一进入黑洞，就会被锁闭在一种时间弯曲之中，不能再返归外面的宇宙了，因为外面的宇宙都已经过去了。就宇宙的其他部分而言，他的确是处于时间的终点之外了。他要想从黑洞中出来，就必须在进入黑洞之前就出来。这是荒谬的，说明他不可能从黑洞中逃出来。黑洞的引力毫不留情地死死抓住这倒霉的宇航员，把他拖向奇点，到了奇点，在1微秒之后，他就到达了时间和湮没的边缘；奇点就标志着通向“无空间”和“无时间”的单程旅程的终点。奇点是自然宇宙终结之“地”。
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