当前所在位置: 首页 > 女性时尚 > 正文

超光速可以引起时间倒流吗[9月节日通俗硬核科普]

2023-01-12 本站作者 【 字体:

短答案:时间倒流在数学上是可以的。不过超光速等不等于时间倒流?同样,数学上是可以的(负时间流逝)。换句话问:“因果”这个东西可不可以颠倒过来?物理解释上来说,这是个好问题,但目前我们还不完全知道答案。或许可以。而且的确有科研组在研究这个问题。

(1)什么是超光速?

9月节日通俗硬核科普(超光速可以引起时间倒流吗)

这道题假设“如果超光速”,首先需要定义一下什么是超光速。首先,平常我们说超光速不可以,其实少说了很多。例,宇宙膨胀本身就是超光速膨胀的,在量子力学里面的量子纠缠可以算是一种理论上有可能超光速传输信息的方法,评论里有人提到的电磁学里的相速度也可以在某条件下超光速(虽然不能传递信息)。

所以,光在真空中的速度c为“速度上限”,应该说是一个有质量有信息的普通物质在普通时空里,有相对论所定的,最快速度。相对论不能够完全解释快子(tachyon),更不能够清楚地解释一个普通物质在普通时空中假想性地超越光速。当然,很多的物理学家不相信这个假想在现实中是可能的。不过理论物理原本就是研究假想。既然问了这个问题,那我们就看看如果速度u超过了光速c,时间会不会倒流。

9月节日通俗硬核科普(超光速可以引起时间倒流吗)

在狭义相对论里,快子tachyon这个东西就是一个有质量有信息,而且是一直超光速的东西。它反而不能低于光速。不过它到底存不存在,这本身就是物理界里的一大争议。前年从CERN(欧洲核子研究组织)报出来的比光更快的中微子一事以实验失误告终,不过当时有发表的无数的理论文献中,有一个说到理论上对如果真的有一天观看到超光速中微子是什么的意义:有可能就是我们从未观看到过的快子的一种。

结论(1):超光速是个数学上成立的假设,也是理论物理界里的一个成立多年的好问题。不过问题针对的是:普通物质(有质量有信息)在普通时空里的速度超过光速后会怎样?

(2)数学上和现实上,如果超光速,时间会怎样?

当速度u超过光速c的时候,答案是个虚数。不过这并不是一个完整的答案。

跟爱因斯坦同一代的托尔曼推出来的公式,也就是以上提到的公式的升华版,可以看出当速度u超过光速c的时候,时间流逝的其中一个解是负数。对公式有兴趣的,可以看看Richard C. Tolman (1917) The theory of the relativity motion,59页: Velocities greater than that of light。

那负时间流逝是什么概念呢?在物理界里有个概念叫反因果,retro-casuality。当然,我要声明,不是所有的物理学家都相信这个,推导出公式的托尔曼他自己都认为负时间在现实中没意义。不过在理论物理里面,原本也就很少有所有人都认同的理论。

狭义相对论说,如果信息或物质的速度快过光速,那接收方可以在传输方发出之前接收到。我们且不说时空旅行或改变过去(这不是科幻小说,没那么精彩),如果我们可以在信息发送前,就已经收到我们将要发送出去的信息,那就违反了因果:反因果。而且目前的确有科研组在做这个实验。

学术上把这个假想现象(回到过去)称为:两个事件(因,果)中的时空距离相似空间, 所以这两个事件都在“未来”的光锥。换句话说,时间变得像空间一样,我们可以过去。因此“果”有可能比“因”更早发生。一个人的”未来“的光锥或许就是回到他自己的过去。也就是把下图里的光锥前后(上下)折叠起来。曼彻斯特大学和CERN的布莱恩·考克斯就推理过这个假设。还有,因跟题目没直接关系,所以就简单提一下,除了超光速以外,用负能量或者虫洞也是一个有可能折叠或穿越光锥的假设方法。

9月节日通俗硬核科普(超光速可以引起时间倒流吗)

爱因斯坦也把超光速信息传输称为快子电话,”可以给过去发电报“。不过他觉得这也导致了因果关系的悖论。换句话说,爱因斯坦和他的相对论无法解释这个因果关系的悖论。

结论(2):当物质超光速时,负时间流逝在数学上是可行。狭义相对论也说,当普通物质的速度超过光速时,它就破坏了因果。收信息(果)可以在发信息(因)之前发生。所以,超光速导致反因果。

(3)反因果和时间流逝这个理论成立吗?

在上面提到的反因果是爱因斯坦和很多科学家无法解释也不认为可行的。不过如果我们走出相对论,看看其他伟大的物理学家,例1965年诺贝尔物理奖得主理查德 费曼Richard Feynman,支持反因果的物理理论是存在的。说到这里,或许就有点离题了,因为我们不再是在讨论超光速而导致的反因果。不过,如果其它原理导致的反因果是一个成立的理论,那超光速而导致的负时间流逝也不可被随意抛弃。

我简单说一下费曼理论上的反因果。大家应该都听说过反物质anti-matter。反物质是由反粒子构成的。里面什么都是相反的 。例,普通物质里的电子是负电荷的,而反物质里的是正电荷的(正电子)。当两者相碰时,会导致两者的湮灭以及释放出高能光子。

为什么普通物质和反物质会互相湮灭?费曼的解释非常地漂亮:它们并没湮灭对方,其实它们原本就是同一物。打个比方:就像镜子里的你似的,什么都和你相反,却什么数值都和你一样,因为就是你。费曼解释普通物质在正时间流逝方向的空间里存在,反物质在负时间流逝方向的空间里存在。我们所看到的湮灭,其实就是当普通物质在时间方向上转了一个弯,相反时间方向行了(变成了反物质)。而我们所看到的大量高能光子就是在时空里时间转弯所需释放出来的能量:在时空连续体里创造一个裂口。

下面的费曼图里可以看到电子e-在我们所看到的湮灭点后,变成了正电子e+,然后以反时流远离湮灭点。

9月节日通俗硬核科普(超光速可以引起时间倒流吗)

所以我们到正时间方向下看到的反物质就是它”生命的倒带“。普通物质的”生命结束“,就是它变成反物质的”生命开始“。它的正时间上的结束,就是它在反时间上的开始。因就是果,果就是因。。。越说越玄了。。。

反正费曼这个解释就是,我们现在所有的普通物质,包括我们(说的是我们的原子,不是整个人),终有一天会变成反物质(也就是我们天真地认为的物质反物质相碰湮灭),然后沿着时间倒流往回走。

但是,普通物质超光速时,会像反物质一样走负时间流逝吗?快子跟普通物质和反物质的关系是什么?普通物质超光速就是快子了吗?这些问题是成立的问题,也是现有的科研方向,不过现在我们没完全的答案。只能说:有这个可能性,还需要更多的科研。而且在科学界本身就争议很多。

结论(3):理论物理上,的确有反因果和时间倒流这个概念存在。不过能不能用来解释假想例子里超光速所导致的负时间倒流?可不可以用”非经典物理的方法”让普通物质超光速(同时不违反相对论)?现在我们还不知道(不能确定也不能排除)。不过就算时间倒流和反因果可行,这并不代表你可以改变过去,或许只能看到却无力改变“命运”。

最后再加一句:有因必有果,有果必有因,不管是先因后果,还是先果后因,两者皆可倒,两者不可分。到此为止还算是在现成立的物理理论里面推理的,剩下的就留给科幻小说家们去yy了。

阅读全文
相关推荐

如何自制蛋挞

如何自制蛋挞
1、倒入低筋面、黄油和水,揉成面团状,藏一小时后取出,抹上黄油卷起,包上保鲜膜冷藏半小时。2、取出,将面团切成一厘米的面团,放入模具内,用力按压,中间稍薄,外缘要比模具高,将蛋挞液倒入蛋挞皮中,放入烤箱里烤30分钟即可。

肉火烧面怎么和面

肉火烧面怎么和面
1、首先用温水把酵母融开,加入面粉,用手把面粉揉成非常软的面团,可以放一点熬好的猪油在面团里面。2、然后放在温暖的地方,盖上保鲜膜发酵至2倍大,发好的面团用手插入不回缩,就说明面团发酵好了。

奶茶几分糖好喝

奶茶几分糖好喝
1、不同的人对奶茶的口感要求是不一样的,一般来说,奶茶有三分糖、五分糖、七分糖三种不同的口味。2、女生一般都喜欢喝甜一点的,而男生则喜欢喝不那么甜的,七分糖的奶茶最好喝。

过桥米线是哪里的?

过桥米线是哪里的?
过桥米线是来自云南省滇南地区的一种有名特色小吃。过桥米线最早是在清朝就已经出现,距离现在至少有一百多年的历史啦!起源于建水县东城外锁龙桥西侧的鸡市街头处,有建水的特产草芽、地椒作配料,风味独特而远近闻名。深受广大美食爱好者的喜欢,不少人为此专门长途跋涉,只为尝

面霜和乳液的区别

面霜和乳液的区别
面霜和乳液的区别,相较而言乳液的水分含量要比面霜高,乳液质地要轻薄一些,乳液主要作用是保湿,滋润可以隔离外界干燥的气候,面霜既可保湿,又可美白,还能抗衰老,乳液的吸收快一些,而面霜吸收比较慢一些,因为液体的吸收速度都比较快。

怎么摘隐形眼镜

怎么摘隐形眼镜
在摘隐形眼镜之前,先用洗手液将手清洗干净,以免将细菌带入眼睛内,对着镜子,用右手中指轻拉眼睛下眼睑,左手中指轻拉眼睛上眼睑,让黑色眼球暴露在空气中,用右手食指和拇指轻触镜片的两边缘部分,向中间推使镜片拱起,再用两手指轻轻捏出镜片即可。

粉饼和散粉的区别

粉饼和散粉的区别
粉饼是呈压缩固体状态,多呈圆形或者方形,散粉则是细腻的粉末状,粉饼遮瑕力会比较强一些,可以湿用做粉底,或者用来补妆,而散粉则是定妆的效果,粉饼通常用在底妆的第一步,而散粉通常用在底妆最后一步。

冷烫和热烫的区别

冷烫和热烫的区别
冷烫和热烫的区别:冷烫对头发的要求是要在保温状态下才能给卷有个好的效果,而热烫是在干和湿的情况下都行,热烫烫出来的头发比较自然明显而有弹力,冷烫的头发风干后基本看不出来,并且发质会有点干。

高品质香水如何鉴别?用三步就可以解决

高品质香水如何鉴别?用三步就可以解决
1、看色泽以天然香料调制而成的高级香水,都有它本来的颜色,且大都是琥珀色或褐色,看起来很像宝石,比如,从茉莉、玫瑰或水仙等天然鲜花中所萃取的精油都呈黄色、褐白或绿褐色;此外,香水中所添加的魅惑香气物性香料也是褐色,苔类中的橡树苔是绿色,从树根或树根脂类中萃取的

如何去除黑眼圈

如何去除黑眼圈
去除黑眼圈首先可以用热毛巾敷眼,然后再用冷毛巾敷,十分钟就能让黑眼圈淡化的不那么严重,其次将去壳后的鸡蛋用无菌纱布包裹住,敷于眼部轻轻转动,可以急救去除黑眼圈,另外抹完眼霜后,用双手顺时针按摩,可以促进血液循环消除黑眼圈。
本文Tag