时间旅行理论

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STEINS;GATE
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在《命运石之门》的宇宙中,主要角色们利用克尔黑洞进行时间旅行,这种黑洞是通过将旧微波炉、电话和ELT电视巧妙连接而创造出来的。在动画改编中,关于其他时间旅行可能性的问题并未被特别提及。如果你没有读过原作视觉小说,就会错过一段相当有趣的情节——在这段情节中,红莉栖(Kurisu)在“凯坎”电台的讲座上,讲述了与时间旅行相关的其他理论。建议大家了解一下这段情节的内容。在视觉小说中,红莉栖提到存在着众多关于时间旅行的概念。然而科学界仅认可其中11种,本指南将为你介绍其中的8种: 1. **中子星理论** 中子星是一种平均密度远超原子密度的恒星(其质量与太阳相当,半径却只有几十公里)。凭借其巨大的质量,中子星周围会形成强大的引力场。广义相对论告诉我们:引力越大,时间流逝得越慢。也就是说,在理论上,靠近这类恒星的宇宙飞船上,时间流逝会比在地球上慢。该理论只允许向未来旅行。

2. 黑洞理论 黑洞是科幻作品中仅次于虫洞的最著名时间旅行手段。在《命运石之门》中,使用的是克尔黑洞,其理论存在由罗伊·克尔证明。克尔黑洞具有旋转角动量且不带电荷,其中心存在一个环状奇点。它有两个事件视界,相应地,时间和空间会发生两次变化。从理论上讲,有可能穿越奇点,但无法通过进入时的路径返回,或者根本无法进入奇点。如果穿越了奇点,你很可能会进入“负空间”(这一概念的定义尚未完全明确)。如果避开奇点,你将回到穿越第一个事件视界的时刻。或许,凝胶化过程正是奇点交叉的结果。

3. 光速理论 相对论告诉我们,当物体的速度接近光速时,其时间相对于静止物体而言会变慢。这种效应被称为相对论性时间膨胀,它不能被视为真正的时间旅行,因为这只是相对论中的效应之一。就像神经网络理论一样,光速理论只允许向未来旅行。当物体以接近光速的速度运动时,以该速度运动的人所测量的旅行时间,总是小于静止的人(更准确地说:没有经历加速度的人——“双生子佯谬”*)所测量的时间。双胞胎佯谬是一种思想实验,旨在证明狭义相对论(СТО)的矛盾性。根据狭义相对论,从“静止”观察者的角度来看,运动物体的所有过程都会变慢。 从留在家里的人(“宅男”)的角度来看,运动中的旅行者的时钟时间流逝变慢,因此当旅行者返回时,其时钟应该会比留在家里的人的时钟慢。另一方面,在旅行者的参考系中,地球在移动且速度在加快,因此居家者的时钟应该会变慢。实际上,两者是等价的,所以返回后他们的时钟应该显示相同的时间。 4. 快子相对论 快子是一种假设的粒子,它在静止状态下以光速运动。由于 tachyons(快子)的运动速度超过光速,因此从理论上讲,借助它们可以向过去传递信息。证明这种粒子存在的主要问题在于它会违背因果律。如果将快子发送到某个反射面,那么它反射后会在发送之前就回到发送地点。同样,利用它还可以引发“祖父悖论”*,这会导致逻辑问题。 尽管存在这些理论上的问题,人们仍尝试寻找这种粒子。2011年9月,欧洲核子研究中心(CERN)宣布,他们成功将陶中子加速到超过光速。但后来发现,这只是传感器的故障。祖父悖论是指一个人通过时光机回到过去,在其亲生祖父遇见其祖母之前将祖父杀害。其结果意味着,该时间旅行者的其中一位父母,进而连时间旅行者本人,都将不复存在。也就是说,最终他无法进行时间旅行,而这反过来意味着他的祖父会存活下来,他也会出生,这又会让他能够进行时间旅行并杀死自己的祖父。因此,每一种可能性都意味着否定其自身,从而形成了一个逻辑悖论。

5. 地鼠洞理论 在视觉小说(VN)中,栗栖在讲课期间解释了地鼠洞理论: -“我们来探讨一下地鼠洞理论。我认为这比弦理论更具现实意义。那么,法云同学,你知道什么是地鼠洞吗?” -“是穿越空间的通道……对吗?” -“是的,没错。存在两个洞口,由隧道连接。无论隧道长度如何,穿过它所需的时间都为零。”

“但事情并非如此简单。一旦隧道开启,虫洞就会受到超强引力的作用而坍缩。因此,我们需要某种东西来抵消引力的影响。”

“奇异物质。这是一种具有负质量的物质,重力对其作用方式不同。”

“想象一下,地鼠洞穴正被一只无形的拳头挤压。要穿过它,就需要某种东西来对抗我拳头的‘挤压力量’,让我无法再继续挤压它。”

使用奇异物质可以稳定物体,从而实现穿越隧道。想象一下,入口在秋叶原的地洞,出口却在洛杉矶。再想象一下,洛杉矶的洞口会以接近光速的速度往返于宇宙尽头。根据相对论,对于以光速运动的物体来说,时间会变慢。那么,可以认为那个回到洛杉矶的洞口是处于过去的。因此,法因先生能够进入地洞,并在他抵达洛杉矶的数年前从地洞中出来。不过,目前我们只能将其称为伪时间旅行或相对论时间膨胀。关键的一步是回到洛杉矶的地洞。那么穿过隧道的时间将为零,法因先生会在他进入洛杉矶的裂缝的同一时间出现在秋叶原。时间旅行将宣告结束。相比弦理论,地鼠洞理论的条件更容易满足。 1) 所谓的地鼠洞。它们应该存在于宇宙的某个地方,但从未有人见过。2) 用于使虫洞以接近光速的速度往返于宇宙两端的能量。 3) 证实奇异物质的存在。" 6. 奇异物质理论 正如在虫洞理论的描述中所述,奇异物质可能具有负质量。但是,由于至今尚未证实奇异物质的存在,负质量也仍然只是一个假设性的事实。 可以假设它位于宇宙的边缘,以这种方式阻止宇宙运动。但这一理论同样无法得到证实。 7.弦理论 弦理论同样由栗津(Kurisu)进行了描述: -“宇宙弦是一种类似弦的、具有巨大质量的细长裂隙。宇宙弦的直径远小于基本粒子,而其长度则略小于一个星系。”

“宇宙弦质量极大,因此能够扭曲时空。如果你尝试在扭曲区域内完成一整圈旋转,实际转过的角度会小于360度。”

“换句话说,你的行为就像是一种扭曲……这被称为时空角度缺失。由于角度的缺失,如果物体经过某个存在角度缺失的区域,那么该物体所经历的时间将为零。”

如果这一假设成立,那么宇宙弦的移动速度接近光速。根据相对论,宇宙弦的时间流逝速度相对于其他物体更慢。当穿过因角度亏缺而扭曲的区域时,原本为零的通过时间将变为负值。这样一来,穿过该区域后,你就会回到过去。当使用两条宇宙弦时,便有可能实现空间亏空跳跃。如果处于空间亏空内的物体向前移动,之后再返回原位置,那么它会回到旅行开始时的同一时间点。这是基于宇宙弦理论对时间旅行的一种粗略解释。“为避免误解,我必须指出,弦理论和超弦理论是不同的概念。那么,要利用宇宙弦实现时间旅行,需要满足三个条件: 1) 两条宇宙弦。哦,顺便说一下,从假设上讲,它们只存在于宇宙形成的那个空间区域,因此很难被探测到。2)即便你们找到了它们,也需要让它们以接近光速的速度移动。有意思的是,要让一道星系长度的裂隙以光速移动,究竟需要多少能量……我敢肯定,这会超过1.21吉瓦。 3)能够抵达宇宙弦的宇宙飞船。这些条件都必须得到满足。” 8.铯原子与激光束理论 铯原子与激光束理论基于李政道(Lidjun Vong)在普林斯顿大学的实验。其实验结果表明,进入充满铯蒸汽的腔室的光脉冲,其速度提高了300倍。结果显示,脉冲的主要部分甚至在通过前壁进入腔室之前,就已经从后壁射出。当脉冲到达远处的墙壁时,它已经能够在墙后传播19米。但是,这样无法将信息传递到过去,因为光具有波动性,在该实验中以单色波的形式传播,其相速度往往超过光速。这类波无法被修改以携带任何信息。然而,类似的研究仍在进行,因为在狭义相对论中并没有对信号速度的严格限制,但它从根本上受到因果律的限制。 结论 感谢阅读!所有关于时间旅行的信息均来自不同网站,并经过重新整理,以便更轻松地理解相关内容。虽然我已经尽可能精简了内容,但最终文本量还是相当大。11个理论中的另外3个由于过于复杂,且在视觉小说中并未真正涉及,所以被省略了,这实在令人遗憾。 这是我的第一份攻略,如果存在任何问题,欢迎在评论区指出。