穿越到未来

我们今天来讲时间旅行之谜。要把这个问题给讲清楚，最重要的事情莫过于把时间到底是什么给讲清楚。

大概自人类文明诞生以来，对于时间到底是什么的讨论就从来没有停歇过。古代的智者有过很多精彩的论述，比如，孔老夫子站在泗水边，望着奔流的大河，留下一句著名的话：“逝者如斯夫，不舍昼夜。”他的意思是说，时间就像连绵不断的河水，昼夜不停地在流动着。与孔老夫子类似，英国的大物理学家牛顿也把时间比作河流，永不停歇地流逝。时间的流动似乎是独立于人的感受之外的存在。对每个人来讲，流逝的速度都是一样的。我们只能在时间的这条大河里随波逐流。我们是没有办法改变这条河流的流速的。牛顿的时间观念被后人称作“绝对时空观”，在这种观念之下，时间旅行当然是绝对不可能的。

但是德国的数学家和哲学家莱布尼茨不认同牛顿的思想。他认为，时间不过是一系列事件的顺序排列罢了。假如没有任何事件发生，时间也就没有任何意义。他们谁对谁错，一时间众说纷纭。但是，仅仅从哲学思辨的角度去讨论，基本上也只能泛泛地空谈，对于解决实际问题来说，似乎也没有太多的帮助。

当时间走到了20世纪初，在瑞士伯尔尼专利局，有一个不起眼的三级专利员也开始思考起了时间的问题。他就是爱因斯坦，正是他彻底颠覆了人们的时间观念。爱因斯坦的核心理念是，去纠结时间的定义到底是什么没有意义，人类的语言是无法准确描述时间这样的事物的。研究时间的正确姿势应该是换个思路，我们只关心怎么测量时间，而不去纠结于时间到底是什么。

至于时间到底是什么，根本就不是人类的语言所能够描述清楚的，但我们可以把时间测量的方法定义出来，那么测量出来的值就是时间的数学意义，就能够指导我们对世界作出预言。

把这个概念理清楚之后，很多事情一下子就变得豁然开朗了。那么到底怎么测量时间呢？爱因斯坦认为，任何有精确周期性运动的东西都可以用来测量时间，只是测量精度不同而已。例如，用心跳就可以测量时间，我们完全可以创造一个时间单位叫“跳”，然后我们就可以说火车从A地运行到B地需要多少跳。只不过这种测量方式就会显得很粗糙，因为每个人心跳并不都是同步的，有些人快有些人慢，而且就是同一个人的心跳也时快时慢，所以，用心跳来作为时间单位就太粗糙了，不合适。我们也可以用太阳的东升西落来测量时间，这就精确得多了，那么一次东升西落的时间单位就可以记作一天；我们也可以用钟摆的来回摆动来测量时间，摆动了多少个周期，就是多少个时间单位。总之，一样事物的周期性运动越是稳定、精确、快速，用它来测量时间，得到的数值精度就越高。

接下来，爱因斯坦就根据前人做出的很多物理实验的结果，作出了一个开天辟地的大胆假设，这个假设现在很多人都耳熟能详，对的，就是光速不变，准确地说就是真空中的光速永恒不变，而且还有一个定语，无论你用什么方式去测量，也无论你用于测量光速的物体本身处在怎样的运动状态，在排除了测量物本身的误差后，得到的数值总是不变的。只要采用的测量方式不变，真空中光速的数值就不会变。

说实话，绝大多数人在第一次听到我上面这段很是绕口的话之后，并没有什么感觉，甚至根本就没有领会为什么我们说这是一个非常大胆，甚至是离经叛道的假设。不举具体的例子是很难把深奥的科学道理讲浅显的。

我要借助一个具体例子给你再讲一遍爱因斯坦的大胆假设。现在，我们手里有两个钟摆，它们俩是严格同步摆动的，我现在把这两个钟摆一个放在地面上，一个放到一艘宇宙飞船上，宇宙飞船的飞行速度接近光速，在飞行的时候，飞船开了大灯，一束光从宇宙飞船的头上照射出去了。爱因斯坦的假设是，不论是用地面上的钟摆来测量这束光的速度还是用飞船上的钟摆来测量光的速度，都应该是一样的。速度的计算公式是距离除以摆动的次数。你可能会说，速度不是距离除以时间吗？别忘了我们不知道时间是什么，我只是用来回摆了多少次来代表时间。摆动的次数多，我们就认为时间长，摆动的次数少，我们就认为时间少，我们只关心怎么测量时间，不关心时间到底是什么。于是，站在地面上的你就会发现，那束光离地面上的钟摆的距离增量，总是会大于那束光离飞船上的钟摆的距离增量，因为飞船上的钟摆也在和光一起朝前运动。这样一来，如果爱因斯坦的假设是正确的，结论就很奇怪了，要保证距离除以摆动次数的数值始终保持相同，就必然要求两只钟摆的摆动周期不相同了。可明明两只钟摆都在地面上的时候摆动周期是严格同步的啊。

你也可以把刚才这个例子中的钟摆换成自己的心跳，假如你站在地面上，你的双胞胎哥哥在宇宙飞船上，那么当你的心脏跳动了100次时，你哥哥的心跳可能只跳动了10次，具体是多少下，要看飞船的运动速度有多接近光速。

这个结论对于当时的物理学家们来说，要多奇怪就有多奇怪。这也就意味着，时间不是永恒不变的，是有可能随着相对运动的速度不同而变化的。飞船上的一天有可能等于地面上的一年。

所以，用爱因斯坦的观点来看，穿越到未来这种事情是有可能发生的，只要运动的速度足够快，你想穿越到未来什么时候就可以穿越到什么时候。请大家注意一点，根据爱因斯坦的理论，只要你比别人运动得快，你的时间在别人看来就会更慢，只是程度不同而已。所以，哪怕你骑个自行车，也相当于在向着站着不动的人的未来穿越，只不过穿越的时间很少很少而已。

爱因斯坦的这个理论在科学界被称为“狭义相对论”，在刚刚提出的时候，那当然是遭到了一片的反对声。因为这个结论非常地反直觉，不论是哲学家还是爱因斯坦之前的科学家，自古以来都认为时间就是永恒流逝的，是独立于我们的物质世界之外的东西。还有一个原因，毕竟爱因斯坦的这个理论是建立在光速不变这个假设上的，只有这个假设是成立的，后面的所有推论才是成立的，而这个假设到底是不是真的成立呢？至少在爱因斯坦刚刚提出理论的那会儿，大多数科学家是不赞同的。

但是，科学结论有一个最大的特点，那就是可以得到实验的检验。不论多么怪异的结论，只要这个结论是可以被检验的，那就好办，是对是错，用实验证据来说话。假如实验的结果与理论预测的结果一致，那么就可以反过来证明爱因斯坦作出的大胆假设是正确的。其实，要作出一些大胆的假设并不难，胆大的人很多，但是要根据这个假设作出能够被实验检验的预言就非常难了。这也是判断科学结论和非科学结论的一个标准。

那么，科学家们是否成功验证了狭义相对论呢？穿越到未来有实验证据吗？答案是有的。第一次实验是1971年，科学家们准备了两组跳动周期完全一样的原子钟。一组停留在地面，一组搭乘航班做环球飞行，当飞机停下来后，两组原子钟记录下来的跳动次数果然不同，而且具体的数值与爱因斯坦的理论计算值非常接近。你也可以把原子钟的跳动想象成自己的心跳。后来，各种各样更加精确的实验被陆续完成，全都证明爱因斯坦是对的。

今天讲的是“时间旅行之谜”的上节，科学已经向我们证明，穿越到未来是完全有可能的，只是很难很难。下一节我们要来谈回到过去是不是也有可能呢？这才是更有意思的话题，也或许这才是你真正想知道的。 pY3TrKm2MNi2baBuMmNHqObceKrKXKMI/LkcLoIOzsn4MMs/vea1hPxnM5Hs7T/j