为什么人在接近光速的飞船里会感到时间变慢？

网友提问：为什么人在接近光速的飞船里会感到时间变慢？

听人说是光跟不上自己的速度，可这只是针对太阳来说。总之很糊涂，请大师指点

专家回答：

《科学世界》：众说时间旅行
本刊第9期《时间机器何时启程》一文中留下3个问题，读者对这些问题表现出了极大的兴趣，并积极参与讨论：到平行宇宙去旅行，成立一家时间旅行社；利用闪电的能量，或变成电磁幽灵。他们认为，这样就可以解决往返穿梭于过去和未来可能引起的悖论了。在等待科学家保罗·戴维斯设计的机器带我们去未来旅行的同时，让我们先看一看读者们异想天开的想法吧!

关于第一个问题：坐飞机变年轻

运用所提到的公式，可以得出：每一秒里可以赚得15×10-14秒。时间确实短得很！一个人乘飞机不间断地旅行一整年，时间才会慢约5微秒。

这个问题许多读者都算出来了。可以想象在通常情况下，每天以我们所能达到的最快的速度旅行，一生也年轻不了多少。

关于第二个问题：回到未来

对于在过去时间中的旅行，保罗·戴维斯提供的解答依据是虫洞，大部分读者认为这种设想非常新颖。但是，不可能利用一个虫洞到它被制造出来之前的时间中去旅行。如果我们今天建造一个虫洞，两端之间时间跨度相差100年，那么一个世纪之后，有人就可以回到2003年来旅行。

技术问题

许多读者同意这样的想法：到未来旅行是可能的，之所以没能成行只是由于一些技术细节问题。有读者说：“不可能有‘未来人’闯进来，因为时间机器不可能回到它还未问世时的时代。”也有人认为：“到过去旅行的人无法再回到未来，因为无论过去还是现在人们还无法到时间中旅行，这样旅行者就无法回到他的时代了。”

有读者明确地表示，“我们现在没有时间机器，未来的旅行家也就没有这么一站，他们就无法拜访我们。”

还有人认为存在着我们被时间旅行家光顾的可能性，“不过只有当我们将来在时间中旅行时才会知道。”

有人觉得，这个问题更加深刻：“用戴维斯构想的时间机器，我们只能到达过去的信息还未到达的一个点，而不是信息发出的源头！因此，后世根本不可能与信息源相互影响，我们不会遇上过去的‘他’。”

有人认为，只有不折返的未来旅行才是可能的，所以“我们能够遇到两类时间旅行家：地球上的时间旅行家和地外时间旅行家，但仅限来自过去的旅行家。”如果由于技术问题我们没能遇到第一批旅行者，那么对于第二批来说，可能会产生另外一个问题：“既然他们造出时间机器是为了前往未来，也许和我们的文明存在着差距，而且他们的文明程度要高出许多，那这种努力就不值了。”

要是“汽油”耗完了怎么办

针对到未来旅行，戴维斯提出的问题之一是能源。有读者认为这是个无法克服的障碍，“只要稍加计算，我就知道，如果利用氢作为飞船的推进剂，那么用量几乎是1立方公里。”

不过有人对于降低成本的可能性比较乐观：“为什么不利用闪电或飓风的能量？”

我们不知道保罗·戴维斯是怎么想的，不过我们应该问一问拿什么容器来盛下这些能量！

是疯狂还是……

“不知道会不会有人因为说自己来自未来而被送进了精神病院，而我的疑虑是就算有来自未来的时间旅行家，他会不会说实话呢？”有人在信中这样说道，“如果有一天有人敲我们的门，说他是我们的后代，我们中有谁会相信呢？”

还有人也有同样的看法：“也许我们现在已经有未来的旅行者了，而我们没有发现。那我们该如何区分呢？就算是他说他来自未来，又有谁会相信呢？”

有人想得更远：“我们设想自己就是时间旅行者，我们来到1930年。如果我们这么对人说话，他们会把我们当成疯子，把我们关进疯人院的！”

要疯一起疯

有读者更有想象力：我们不妨想象一下，在遥远的将来，时空旅行成了家常便饭。到那时，需要一家世界级的旅行社为我们安排一切。

“旅行社得分成两个具体的小组。一部分人搞行政，负责公关宣传和策划，另一组负责陪同科学家们和其他旅游团，不让未来的居民与他们过去的亲戚或其他什么人接触。”

有人想到了法律问题：“要有不干涉原则，避免时间旅行者被人认出来。”

有人提醒人们要谨慎：“时间旅行者要有预防措施，不要与要去的时间完全混淆起来。比如，一位时间旅行者决定要去中世纪，那他就要准备一身骑士盔甲，学点骑士风度，而且还要很健谈。”

有读者天真地认为，要有一些规则以避免冒失的时间旅行者干扰到他们正在访问的时代。“我觉得应当采取措施防止可能出现的干扰，避免通过较短的旅行与其他人见面。或许只需劝说过去的科学界设法避免旅行者们与其祖先直接接触。”

悲观人士

假如时间旅行不可能呢？不是因为技术问题，而是过去所处的是一个和我们的宇宙平行的宇宙。有人对此很信服，认为，“如果有人想要作时间旅行，巨大的磁场变形会令他记忆尽失。”还有读者认为时间旅行是不可能的。如果承认悖论，那就意味着不存在一个真实的宇宙，也就谈不上有科学理性的秩序。有人认为没有那么复杂吧，“宇宙的每一时刻中的所有东西都以绝对意义的现在时存在着。没有任何时间旅行！”

平行的宇宙

斯蒂芬·霍金提出的平行宇宙构想吸引了许多读者。有读者认为，“来自未来的旅行者只能进到一个平行宇宙的过去或现在，不会影响到我们的现在”。有的读者的想法更有趣：“一旦我们遇到自己的后代，自然力就会把我们甩入一个平行的宇宙，和旅行者一起离开我们的‘拷贝’ 。”

有人这样认为：“任何去过去旅行的人都会干扰历史，最终进入一个平行的宇宙，而不是我们的宇宙。”

有人提出一种解答，认为时间旅行者“会经历一种分子层面的转变，使之变成一种电磁幽灵，无法影响肉体和其他任何东西。”

有人虽不太相信时间旅行的可能性，但被这一理论深深吸引了：“我们的宇宙可能是无穷无尽的宇宙中无数个概然性变体之一，每一个都有自己的历史和生命。”

像电影一样

过去被描绘成不可磨灭的，所以是不能改动的。这是一些人的观点：“为什么我们要改变现状和修正过去的错误呢？我们只不过是旅游。”假如我们用胶片一张一张地把一个人的一生记录下来，那这部影片就是这个人的过去，是不能改变的，因为那是记录下来的。

有人也用胶片解释了在逆时间旅行时不可能和过去相互影响：“我们可以看见影片在向后倒，但不能进到胶片(旅行中所到之处)中去。”

关于第三个问题：谁的功劳

大卫·多伊奇(David Deutsch)想出的这个师生悖论是最令人头疼的。没有任何内在矛盾，也不知这个消息从何而来。多伊奇本人认为它切中自然的有序理性的要害，堪与永动机的想法相提并论。

有人认为功劳在教授

有读者认为：“从教授经历的这一系列事情来看，我们倾向于把它归功于教授。不过这也许不是发现权问题，一个理论，它的提出的具体方式根本无关紧要，重要是它被提出来。”

有读者风趣地说，“发现是没有源头的，它就这样存在着并成为宇宙的组成部分。”

也有其他人认为发现权应归教授：“没有他的发现，学生就没有什么可发表的了。可以说，是他对学生的帮助，使她后来发展与发表了这一解法。”

也有人支持学生

有人认为，这一发现属于事件发展第一个进程中的女学生。“在教授的时间旅行之后，由于认知过程变了，因此我们不能再把他视为同一人。”有人说，“如果她的大脑里没有产生这样的想法，那么教授永远也不找到描述这些解法的资料。”

在有些人看来，这是毫无疑问的，因为“返回到过去的惟一目的是把解法教给他的学生，这样会导致教授的另一个过去”，两者之间彼此没有任何影响。

多维旅行

不过，读者的创造性思维还不止这些。

有人还提出了新的问题。比如有人怀疑“是否存在实际的时间”， 并做出富有哲理的总结：“有时真实会远远超越虚幻。最新的物理研究表明，我们生活在一个11甚至更多维度的世界上。那我们为什么要谈论时间旅行而不是维度旅行？而且是在所有的维度！”

多么有意思的想法!一切还要等专家们造出时间机器。

三个问题

1.在相对论看来，任何移 动都是时间旅行，速度越快，时间旅行效果越明显。所以，如果我们愿意的话，今天我们所有的人都可以进行时间旅行。乘坐普通航班进行的一次飞行就是一次短暂的时间旅行。

实际上，在天空中飞行者的时间过得比坐在家里的人的时间慢，这种差别虽然人们察觉不到，却可以测量出来，它随着速度的加快而增大。

一个人如果乘平均时速为600公里/小时的飞机旅行，那么他能年轻多少呢？

计算在运动中时间放慢的具体数值可采用以下公式：

其中V为运动物体的实际速度，C为光速。

2.与乘飞机旅行相比，当谈到时间旅行时，人们想到的都是在过去或未来的时间中跨出一大步。如果我们确实在建造一台可以让人在过去时间中旅行的机器的话，为什么从来没有人遇到过正在进行未来时间旅行的自己的后裔呢？这是斯蒂芬·霍金提出的一个问题，你们知道该如何回答他吗？

3.时光飞逝50年，时间旅行已经成了人们司空见惯的事。2050年的一位数学教授受好奇心的驱使前往2060年旅行，在他所在学校的图书馆里，他发现了一个爱因斯坦方程式令人惊奇的解法，这个解法刊登在《科学世界》上，作者是一名年轻的女学生。

对这一发现激动不已的教授回到2050年，寻找那位女学生，结果在一年级的学生中找到了她，教授向她描述了那个方程式的解法。

女学生学会了这个解法，于是把该解法刊登在了《科学世界》上。

教授这一发现的真正来源是什么？
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“相对论为我们提供了在未来时光中旅行的两种方法。一个是以高速进行运动，由于这种运动而造成的时间扭曲，狭义相对论对此做出了解释。如果我们有一艘速度达到光速99.99999%的飞船，就可以在6个月内进入公元3000年。”这种旅行是相对论的结果，它与著名的“双生子佯谬”有关，也是爱因斯坦理论的一个直接结果。孪生兄弟中的哥哥以接近光速开始其太空旅行，而弟弟留在家里。哥哥到达10光年以外的目的地之后立即以同样的速度返航。


对于留在地球上的弟弟来说，时光流逝了20年，也就是哥哥以近光速旅行所花去的时间。但对于旅行中的哥哥来说，时光流逝的速度却要慢得多。事实上，相对论告诉我们，时间会随着速度的增加而放慢步伐。对于哥哥来说时间仅仅过去了3年，当他回到地球上时，就会发现自己已经跨进了17年后的未来时光中。

按照这些理论，人们能够以非常接近光速的速度旅行，但实际上可以达到这么高的速度吗？

在这方面没有任何禁区，只是一个成本问题。为了把一个10吨重的负载加速到光速的99.9%，需要使用100亿亿焦耳，这相当于全人类几个月的能源生产总量。”

进一步接近每秒30万公里速度的成本当然会更高。

因此，只要我们拥有必要的资本就可以向未来出发？

“我不排除我们能做到这一点，在太空中有取之不尽用之不竭的能源，只要我们去开发它们。这实际上成了一个政治问题：做出对太空进行必要的技术研究和开发的决定，以便使人类能够利用宇宙中大量的能源。但是还有另外一个问题：以高速系统进行的时间旅行或许只能进入未来却没有办法回来。事实上，假如我们的超级宇宙飞船到达了公元3000年后再返航，有可能只会在地球的未来时光中又跨出了一大步。”

这是因为时间旅行并不取决于运动的方向，而只取决于它的速度。
可在过去的时光中旅行的可能性引发了一些真正的、令人着迷的、从表面上看又无法解决的矛盾。最简单的就是：一名时间旅行者回到了过去，杀死了当时还是个女孩的亲生母亲，可这样一来，他却无法出生也就无法完成这个谋杀了。这些矛盾让因果关系概念陷入困境，建立在因果逻辑关系上的科学也同样难以立足。斯蒂芬·霍金以他的“时序保护臆测”给这个问题划上了一个句号：自然界总会找到一个阻止人们到过去的时光中去旅行的办法。


保罗·戴维斯则相信随后的事件可以影响先前的事件，但前提是只有那些没有因果关系的事件之间才能形成一些闭合的时间线。比如，一位富豪的财富来自于1个世纪前帮助过他曾祖母的施恩者，他乘时光飞船到过去的时光中去寻找这位好心人，在见到曾祖母之后他向对方说明自己是个时间旅行者，为使对方相信，他给曾祖母看了一张他从未来时光带来的报纸，曾祖母看到了报纸上面的股票价格后开始投资股市并因此而给后代带来巨大财富，富商终于明白自己就是那位施恩者。这个例子对于戴维斯来说并不是一个问题，但弑母的那位时间旅行者带来的难题就无法解决了，任何人都不可能杀死自己的先辈。

时间旅行问题专家大卫·多伊奇(David Deutsch)则用量子物量学的一些定律来解答这些矛盾。在亚原子世界里，量子的不确定性占主导地位：一个电子撞击一个质子既可能转向左边也可能转向右边，其间并无规律可循。在一些物理学家看来，这种不确定性造成了宇宙的多重性，每次一个电子转向右边的时候就和一个转向左边的电子形成一个新的宇宙。在多伊奇看来，前述的矛盾可以同样的方式来解决：如果时间旅行者干预了历史，宇宙就会分成两个或更多的分支，那个被杀死的母亲就会到另一个平行的宇宙里，而不会进入到弑母者归属的那个宇宙中。

在下认为，时间旅行时不可能的