穿越時空:物理學研究方向-中文百科頻道

實現途徑

英國著名物理學家斯蒂芬·霍金日前在英國《每日郵報》上發表文章稱，時光之旅在理論上是可行的，人類可以打開回到過去的大門和通向未來的捷徑。

霍金在文章中提出了三種理論上可行的時空旅行方式。

為了實現時光旅行，霍金首先建議人們接納時間作為第四維的觀念。他舉了一個非常簡單的例子：當人們駕駛汽車時，向前直行和向後倒車是第一維，向左或向右轉彎是第二維，在山路上爬坡和下坡是第三維，那麼時間就是第四維。我們怎樣才能找到在第四維前行或後退的路徑呢？

主要原理

“外祖父悖論”常被人拿來論證時間旅行不可能存在，但有些科學家則不這麼認為。

2014年6月24日，澳大利亞昆士蘭大學的科學家首次使用兩個光量子（光子）模拟了量子粒子在時間中的旅行并對其“一舉一動”進行了研究，結果表明，至少在量子尺度上，時間旅行是可以實現的。研究發表在最新一期的《自然·通訊》雜志上。

科學家們使用光子（光的單個粒子）來模拟回到過去的量子粒子并對其行為進行了研究。在實驗中，他們對一個進行時間旅行的光子可能産生的兩種結果進行了考察。第一種結果是：“1号光子”會通過蟲洞進入過去并同以前的自己相互作用。第二種結果是：“2号光子”會在正常的時空内行進，但會通過蟲洞同一顆卡在時間旅行環—封閉類時曲線（CTC，是物質粒子于時空中的一種世界線，其為“封閉”，亦即會返回起始點）内的光子相互作用。模拟“2号光子”的行為使“1号光子”的行為也能被研究，結果表明，時間旅行在量子尺度上可以實現。

操作設施

蟲洞

蟲洞就是五維空間。宇宙萬物都會出現小孔或裂縫，這種基本規律同樣适用于時間。時間也有細微的裂縫和空隙，比分子、原子還要小的空隙被稱作“量子泡沫”，而蟲洞就存在于“量子泡沫”中。

人類也許能夠捕獲某一個蟲洞，将它放大到足以使人類甚至宇宙飛船從中穿過，但霍金警告說，不要利用時間機器回到過去，因為這将導緻違反基本的因果論。

黑洞

愛因斯坦提出，世上應該存在讓時間慢下來的地方，以及讓時間加速的地方。時間在地球比在太空運行慢。造成這種影響的原因是地球的質量。愛因斯坦發現，物質會減緩時間運行速度，就像是河的下遊一樣。物體越重，對時間的阻力越大。這種驚人的事實為通向未來的時間旅行開啟了大門。

霍金認為，時空旅行的天然“交通工具”是黑洞。在銀河系中心，擁有銀河系中最重的天體——一個質量相當于400萬個太陽的超大質量黑洞，在自身引力作用下，它被壓縮為一個點。距離這個超大質量黑洞越近，遭遇的引力就越強。一旦距離其過近，連光線都無法逃脫，會被吞噬。這樣的超大質量黑洞對時間具有顯着的影響，令其減緩的速度遠遠超過銀河系中的任何物體。這使得它是台“天然的時間機器”。

霍金想象宇宙飛船能充分利用這種現象。如果某個航天機構正在控制從地球發射的探測器，他們會發現繞軌道運行一圈的時間為16分鐘。靠近超大質量黑洞，時間就會慢下來。在這裡，引力影響遠比地球引力極端。機組人員的時間将會減慢一半。對于原本每圈要耗費的16分鐘，他們其實僅經曆了8分鐘。

在廣義相對論中，黑洞的事件視界無法被有限時間線上的任何一個觀察者觀測，其原因之一在于黑洞的屬性，科學家提出了黑洞全息屏理論，雖然觀察者無法在外部了解事件視界，但黑洞内部的卻可能知道整個宇宙的命運。黑洞全息屏理論的結論看上去非常有趣，我們可以從中得出未來和過去的信息。勞倫斯伯克利國家實驗室的恩格爾哈特教授認為黑洞的全息屏從某種意義上看是強引力場的局部邊界，如果這是未來的全息屏，那麼對應的黑洞，如果這是過去的全息屏，對應的是白洞。

在熱力學的角度，時空也被認為是全息圖，根據全息原理，其與給定區域内的表面積有關，也可進一步解釋為熱力學的時間方向。由于過去和将來的全息屏區域在不同的方向增加，因此時間的方向可以對應着兩種不同類型的全息屏。

影響因素

光速

宇宙中存在着速度限制，即每秒鐘18.6萬英裡(約合30萬公裡)，亦稱光速。任何物體不能超越這一速度。以接近于光速的速度旅行可以将你送達未來世界。

霍金說，如果科學家能夠建造速度接近光速的太空船，那麼太空船必然不能違反光速是最大速限的法則，導緻艙内的時間變慢，這樣飛行一個星期就等于是地球上的幾年，也就相當于飛進未來。

在人類曆史上，速度最快的載人飛船“阿波羅”10号，速度為每小時2.5萬英裡(約合每小時4萬公裡)，但要實現在時間中旅行，速度大約是“阿波羅”10号速度的27000倍。

太空飛船裡面裝載着巨量燃料，不斷加速，在一周内，它就可以到達外行星。兩年後，它可以達到半光速，飛出太陽系。再兩年後它将達到光速的90%，遠離地球約30萬億英裡。發射四年後，飛船就會開始穿越未來。飛船上每度過一小時，地球上将度過兩小時。再經過兩年開足馬力的旅行，飛船将達到其最高速，也即光速的99%。在這種速度中，飛船上的一天，等于地球上的一年。這時，我們的飛船就真正飛入未來了。

英國曼徹斯特大學粒子物理學教授布賴恩·科克斯說：當我們用大型強子對撞機把粒子加速，達到光速的99%，粒子經曆的時間，以我們時間的1/7000速率消逝。太空中的數十年，在地球上可能已過去了數萬年。

霍金還表示，時間機器隻能帶人進入未來，不能帶人回到過去，因為回到過去違反了基本的因果論。

時間

1895年，英國科幻小說家威爾斯的經典名作《時光機器》問世。此後，在過去與未來之間穿梭就成為了科學家的夢想。俄羅斯學者日前宣稱，宇宙間新次元的發現，時光旅行将可成真。大家可以觀看英國科幻電視劇《神秘博士》了解時間旅行。

▲黑洞表面時間幾近停滞高度移動即可進入未來

天文物理學家發現，在我們生活的三維空間以外，還有另一個新的次元。這讓科學家相信，人類可借由時光機器的幫助，在地球與黑洞之間來回，到達未來或過去。愛因斯坦曾在廣義相對論中，預言重力可以減緩時間流逝，黑洞的重力異常強大，因此在黑洞表面，時間相對于地球來說幾近停滞。

如果有一台時光機器能載着人從地球到達一個黑洞的表面，以極高的速度移動，就可以在靠近黑洞之後，不被黑洞的重力吸引而安然返回地球，掉進無限遙遠的未來。

但是，美國科學界早已進行過多項相關實驗，未有任何顯着的成果，有學者指出，人體很難不在黑洞表面撞得粉身碎骨。

▲美國5年内制造超時空引擎幾分鐘内可飛抵月球

美國航空航天局一直在人造衛星上試驗宇宙飛船使用的離子引擎，并取得初步成功。據《新科學家》報道，美國航空航天學會(AIAA)2005年度“核能和未來航空”項目大獎的論文中描述了一種“超時空引擎”，就是讓飛船以極快的速度飛行，從而進入另一個空間。安裝了這種引擎的飛船，可以在幾分鐘内從地球飛抵月球，美國方面稱如果進展順利，5年後便能建造測試模型飛船。

▲學者稱宇宙存在六維時空強力磁場助力時光穿梭

愛因斯坦提出了所謂的“四維空間”模型。我們所身處的三維宇宙空間也會向第四維(時間軸)彎曲，就好像二維空間的平面向三維空間彎曲，而形成一個球形。把我們所身處的宇宙想象成這樣的一顆球，隻不過是向時間軸彎曲而不是向Z軸彎曲。我們所處的空間即是球體的最表面，而從表面往球中心點算進去，就是所謂的子空間。事實上，除了利用子空間場外，一些高密度的星體周圍的重力場也會将星體壓向宇宙中心點(宇宙模型球體中心)。假設從a點到b點距離為1800萬公裡，飛船的飛行速度為10萬公裡/秒，那麼所用時間就為1800/10=180(秒)。假設從A點到B點距離為9000萬公裡，那麼飛船從A點到B點的速度就是9000/180=50(萬公裡/秒)。

從結果可以看出，雖然飛船一直以未超越光速的10萬公裡/秒飛行，但它從A點飛到B點的速度卻為50萬公裡/秒，已經超越了光速。這就是利用時空扭曲和時空跳躍達成的超光速飛行。

“曲速”就是利用強磁場所産生的子空間力場，讓光速的物理限制從真實空間移往子空間來計算。過程如圖所示分為幾個階段：

第一階段，飛船在A點起飛并開始加速；

第二階段，飛船利用強磁場所産生的力場，向子空間跳躍，來到a點；

第三階段，飛船在子空間飛行，從a點飛抵b點；

第四階段，飛船取消強磁場，跳躍回正常空間，來到B點。

相對論

愛因斯坦的相對論與穿越時空

相對論是關于時空和引力的基本理論，主要由愛因斯坦(AlbertEinstein)創立，分為狹義相對論(特殊相對論)和廣義相對論(一般相對論)。相對論的基本假設是光速不變原理，相對性原理和等效原理。相對論和量子力學是現代物理學的兩大基本支柱。奠定了經典物理學基礎的經典力學，不适用于高速運動的物體和微觀條件下的物體。相對論解決了高速運動問題；量子力學解決了微觀亞原子條件下的問題。相對論極大的改變了人類對宇宙和自然的“常識性”觀念，提出了“同時的相對性”，“四維時空”“彎曲空間”等全新的概念

狹義相對論

馬赫和休谟的哲學對愛因斯坦影響很大。馬赫認為時間和空間的量度與物質運動有關。時空的觀念是通過經驗形成的。絕對時空無論依據什麼經驗也不能把握。休谟更具體的說：空間和廣延不是别的，而是按一定次序分布的可見的對象充滿空間。而時間總是又能夠變化的對象的可覺察的變化而發現的。1905年愛因斯坦指出，邁克爾遜和莫雷實驗實際上說明關于“以太”的整個概念是多餘的，光速是不變的。而牛頓的絕對時空觀念是錯誤的。不存在絕對靜止的參照物，時間測量也是随參照系不同而不同的。他用光速不變和相對性原理提出了洛侖茲變換。創立了狹義相對論。

狹義相對論是建立在四維時空觀上的一個理論，因此要弄清相對論的内容，要先對相對論的時空觀有個大體了解。在數學上有各種多維空間，但目前為止，我們認識的物理世界隻是四維，即三維空間加一維時間。現代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思，隻有數學意義，在此不做讨論。

四維時空是構成真實世界的最低維度，我們的世界恰好是四維，至于高維真實空間，至少現在我們還無法感知。我在一個帖子上說過一個例子，一把尺子在三維空間裡（不含時間）轉動，其長度不變，但旋轉它時，它的各坐标值均發生了變化，且坐标之間是有聯系的。四維時空的意義就是時間是第四維坐标，它與空間坐标是有聯系的，也就是說時空是統一的，不可分割的整體，它們是一種“此消彼長”的關系。

四維時空不僅限于此，由質能關系知，質量和能量實際是一回事，質量（或能量）并不是獨立的，而是與運動狀态相關的，比如速度越大，質量越大。在四維時空裡，質量（或能量）實際是四維動量的第四維分量，動量是描述物質運動的量，因此質量與運動狀态有關就是理所當然的了。在四維時空裡，動量和能量實現了統一，稱為能量動量四矢。另外在四維時空裡還定義了四維速度，四維加速度，四維力，電磁場方程組的四維形式等。

值得一提的是，電磁場方程組的四維形式更加完美，完全統一了電和磁，電場和磁場用一個統一的電磁場張量來描述。四維時空的物理定律比三維定律要完美的多，這說明我們的世界的确是四維的。可以說至少它比牛頓力學要完美的多。至少由它的完美性，我們不能對它妄加懷疑。

相對論中，時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空，能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。這說明自然界一些看似毫不相幹的量之間可能存在深刻的聯系。在今後論及廣義相對論時我們還會看到，時空與能量動量四矢之間也存在着深刻的聯系。

狹義相對論基本原理

物質在相互作用中作永恒的運動，沒有不運動的物質，也沒有無物質的運動，由于物質是在相互聯系，相互作用中運動的，因此，必須在物質的相互關系中描述運動，而不可能孤立的描述運動。也就是說，運動必須有一個參考物，這個參考物就是參考系。

伽利略曾經指出，運動的船與靜止的船上的運動不可區分，也就是說，當你在封閉的船艙裡，與外界完全隔絕，那麼即使你擁有最發達的頭腦，最先進的儀器，也無從感知你的船是勻速運動，還是靜止。更無從感知速度的大小，因為沒有參考。比如，我們不知道我們整個宇宙的整體運動狀态，因為宇宙是封閉的。愛因斯坦将其引用，作為狹義相對論的第一個基本原理：狹義相對性原理。其内容是：慣性系之間完全等價，不可區分。

著名的麥克爾遜-莫雷實驗徹底否定了光的以太學說，得出了光與參考系無關的結論。也就是說，無論你站在地上，還是站在飛奔的火車上，測得的光速都是一樣的。這就是狹義相對論的第二個基本原理，光速不變原理。

由這兩條基本原理可以直接推導出相對論的坐标變換式，速度變換式等所有的狹義相對論内容。比如速度變幻，與傳統的法則相矛盾，但實踐證明是正确的，比如一輛火車速度是10m/s，一個人在車上相對車的速度也是10m/s，地面上的人看到車上的人的速度不是20m/s，而是(20-10^(-15))m/s左右。在通常情況下，這種相對論效應完全可以忽略，但在接近光速時，這種效應明顯增大，比如，火車速度是0。99倍光速，人的速度也是0。99倍光速，那麼地面觀測者的結論不是1。98倍光速，而是0。999949倍光速。

車上的人看到後面的射來的光也沒有變慢，對他來說也是光速。因此，從這個意義上說，光速是不可超越的，因為無論在那個參考系，光速都是不變的。速度變換已經被粒子物理學的無數實驗證明，是無可挑剔的。正因為光的這一獨特性質，因此被選為四維時空的唯一标尺。

狹義相對論效應

根據狹義相對性原理，慣性系是完全等價的，因此，在同一個慣性系中，存在統一的時間，稱為同時性，而相對論證明，在不同的慣性系中，卻沒有統一的同時性，也就是兩個事件(時空點)在一個關性系内同時，在另一個慣性系内就可能不同時，這就是同時的相對性，在慣性系中，同一物理過程的時間進程是完全相同的，如果用同一物理過程來度量時間，就可在整個慣性系中得到統一的時間。在今後的廣義相對論中可以知道，非慣性系中，時空是不均勻的，也就是說，在同一非慣性系中，沒有統一的時間，因此不能建立統一的同時性。

相對論導出了不同慣性系之間時間進度的關系，發現運動的慣性系時間進度慢，這就是所謂的鐘慢效應。可以通俗的理解為，運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接近光速時，鐘就幾乎停止了。

尺子的長度就是在一慣性系中"同時"得到的兩個端點的坐标值的差。由于"同時"的相對性，不同慣性系中測量的長度也不同。相對論證明，在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，這就是所謂的尺縮效應，當速度接近光速時，尺子縮成一個點。

由以上陳述可知，鐘慢和尺縮的原理就是時間進度有相對性。也就是說，時間進度與參考系有關。這就從根本上否定了牛頓的絕對時空觀，相對論認為，絕對時間是不存在的，然而時間仍是個客觀量。比如在下期将讨論的雙生子理想實驗中，哥哥乘飛船回來後是15歲，弟弟可能已經是45歲了，說明時間是相對的，但哥哥的确是活了15年，弟弟也的确認為自己活了45年，這是與參考系無關的，時間又是"絕對的"。

這說明，不論物體運動狀态如何，它本身所經曆的時間是一個客觀量，是絕對的，這稱為固有時。也就是說，無論你以什麼形式運動，你都認為你喝咖啡的速度很正常，你的生活規律都沒有被打亂，但别人可能看到你喝咖啡用了100年，而從放下杯子到壽終正寝隻用了一秒鐘。

時鐘佯謬或雙生子佯謬

相對論誕生後，曾經有一個令人極感興趣的疑難問題---雙生子佯謬。一對雙生子A和B，A在地球上，B乘火箭去做星際旅行，經過漫長歲月返回地球。愛因斯坦由相對論斷言，二人經曆的時間不同，重逢時B将比A年輕。許多人有疑問，認為A看B在運動，B看A也在運動，為什麼不能是A比B年輕呢?由于地球可近似為慣性系，B要經曆加速與減速過程，是變加速運動參考系，真正讨論起來非常複雜，因此這個愛因斯坦早已讨論清楚的問題被許多人誤認為相對論是自相矛盾的理論。如果用時空圖和世界線的概念讨論此問題就簡便多了，隻是要用到許多數學知識和公式。

在此隻是用語言來描述一種最簡單的情形。不過隻用語言無法更詳細說明細節，有興趣的請參考一些相對論書籍。我們的結論是，無論在哪個參考系中，B都比A年輕。

為使問題簡化，隻讨論這種情形，火箭經過極短時間加速到亞光速，飛行一段時間後，用極短時間掉頭，又飛行一段時間，用極短時間減速與地球相遇。這樣處理的目的是略去加速和減速造成的影響。在地球參考系中很好讨論，火箭始終是動鐘，重逢時B比A年輕。在火箭參考系内，地球在勻速過程中是動鐘，時間進程比火箭内慢，但最關鍵的地方是火箭掉頭的過程。在掉頭過程中，地球由火箭後方很遠的地方經過極短的時間劃過半個圓周，到達火箭的前方很遠的地方。這是一個"超光速"過程。隻是這種超光速與相對論并不矛盾，這種"超光速"并不能傳遞任何信息，不是真正意義上的超光速。

如果沒有這個掉頭過程，火箭與地球就不能相遇，由于不同的參考系沒有統一的時間，因此無法比較他們的年齡，隻有在他們相遇時才可以比較。火箭掉頭後，B不能直接接受A的信息，因為信息傳遞需要時間。B看到的實際過程是在掉頭過程中，地球的時間進度猛地加快了。在B看來，A現實比B年輕，接着在掉頭時迅速衰老，返航時，A又比自己衰老的慢了。重逢時，自己仍比A年輕。也就是說，相對論不存在邏輯上的矛盾。

廣義相對論

相對論問世，人們看到的結論就是：四維彎曲時空，有限無邊宇宙，引力波，引力透鏡，大爆炸宇宙學說，以及二十一世紀的主旋律--黑洞等等。這一切來的都太突然，讓人們覺得相對論神秘莫測，因此在相對論問世頭幾年，一些人揚言"全世界隻有十二個人懂相對論"。甚至有人說"全世界隻有兩個半人懂相對論"。更有甚者将相對論與"通靈術"，"招魂術"之類相提并論。其實相對論并不神秘，它是最腳踏實地的理論，是經曆了千百次實踐檢驗的真理，更不是高不可攀的。

相對論應用的幾何學并不是普通的歐幾裡得幾何，而是黎曼幾何。相信很多人都知道非歐幾何，它分為羅氏幾何與黎氏幾何兩種。黎曼從更高的角度統一了三種幾何，稱為黎曼幾何。在非歐幾何裡，有很多奇怪的結論。三角形内角和不是180度，圓周率也不是3。14等等。因此在剛出台時，倍受嘲諷，被認為是最無用的理論。直到在球面幾何中發現了它的應用才受到重視。

空間如果不存在物質，時空是平直的，用歐氏幾何就足夠了。比如在狹義相對論中應用的，就是四維僞歐幾裡得空間。加一個僞字是因為時間坐标前面還有個虛數單位i。當空間存在物質時，物質與時空相互作用，使時空發生了彎曲，這是就要用非歐幾何。

相對論預言了引力波的存在，發現了引力場與引力波都是以光速傳播的，否定了萬有引力定律的超距作用。當光線由恒星發出，遇到大質量天體，光線會重新彙聚，也就是說，我們可以觀測到被天體擋住的恒星。一般情況下，看到的是個環，被稱為愛因斯坦環。愛因斯坦将場方程應用到宇宙時，發現宇宙不是穩定的，它要麼膨脹要麼收縮。當時宇宙學認為，宇宙是無限的，靜止的，恒星也是無限的。于是他不惜修改場方程，加入了一個宇宙項，得到一個穩定解，提出有限無邊宇宙模型。不久哈勃發現著名的哈勃定律，提出了宇宙膨脹學說。愛因斯坦為此後悔不已，放棄了宇宙項，稱這是他一生最大的錯誤。

在以後的研究中，物理學家們驚奇的發現，宇宙何止是在膨脹，簡直是在爆炸。極早期的宇宙分布在極小的尺度内，宇宙學家們需要研究粒子物理的内容來提出更全面的宇宙演化模型，而粒子物理學家需要宇宙學家們的觀測結果和理論來豐富和發展粒子物理。這樣，物理學中研究最大和最小的兩個目前最活躍的分支：粒子物理學和宇宙學竟這樣相互結合起來。就像高中物理序言中說的那樣，如同一頭怪蟒咬住了自己的尾巴。值得一提的是，雖然愛因斯坦的靜态宇宙被抛棄了，但它的有限無邊宇宙模型卻是宇宙未來三種可能的命運之一，而且是最有希望的。

近年來宇宙項又被重新重視起來了。黑洞問題将在今後的文章中讨論。黑洞與大爆炸雖然是相對論的預言，它們的内容卻已經超出了相對論的限制，與量子力學，熱力學結合的相當緊密。今後的理論有希望在這裡找到突破口。

廣義相對論基本原理

由于慣性系無法定義，愛因斯坦将相對性原理推廣到非慣性系，提出了廣義相對論的第一個原理：廣義相對性原理。其内容是，所有參考系在描述自然定律時都是等效的。這與狹義相對性原理有很大區别。在不同參考系中，一切物理定律完全等價，沒有任何描述上的區别。但在一切參考系中，這是不可能的，隻能說不同參考系可以同樣有效的描述自然律。這就需要我們尋找一種更好的描述方法來适應這種要求。通過狹義相對論，很容易證明旋轉圓盤的圓周率大于

。因此，普通參考系應該用黎曼幾何來描述。第二個原理是光速不變原理：光速在任意參考系内都是不變的。它等效于在四維時空中光的時空點是不動的。當時空是平直的，在三維空間中光以光速直線運動，當時空彎曲時，在三維空間中光沿着彎曲的空間運動。可以說引力可使光線偏折，但不可加速光子。第三個原理是最著名的等效原理。質量有兩種，慣性質量是用來度量物體慣性大小的，起初由牛頓第二定律定義。引力質量度量物體引力荷的大小，起初由牛頓的萬有引力定律定義。它們是互不相幹的兩個定律。

慣性質量不等于電荷，甚至目前為止沒有任何關系。那麼慣性質量與引力質量(引力荷)在牛頓力學中不應該有任何關系。然而通過當代最精密的試驗也無法發現它們之間的區别，慣性質量與引力質量嚴格成比例(選擇适當系數可使它們嚴格相等)。廣義相對論将慣性質量與引力質量完全相等作為等效原理的内容。慣性質量聯系着慣性力，引力質量與引力相聯系。這樣，非慣性系與引力之間也建立了聯系。那麼在引力場中的任意一點都可以引入一個很小的自由降落參考系。由于慣性質量與引力質量相等，在此參考系内既不受慣性力也不受引力，可以使用狹義相對論的一切理論。

初始條件相同時，等質量不等電荷的質點在同一電場中有不同的軌道，但是所有質點在同一引力場中隻有唯一的軌道。等效原理使愛因斯坦認識到，引力場很可能不是時空中的外來場，而是一種幾何場，是時空本身的一種性質。由于物質的存在，原本平直的時空變成了彎曲的黎曼時空。在廣義相對論建立之初，曾有第四條原理，慣性定律：不受力(除去引力，因為引力不是真正的力)的物體做慣性運動。在黎曼時空中，就是沿着測地線運動。測地線是直線的推廣，是兩點間最短(或最長)的線，是唯一的。比如，球面的測地線是過球心的平面與球面截得的大圓的弧。

但廣義相對論的場方程建立後，這一定律可由場方程導出，于是慣性定律變成了慣性定理。值得一提的是，伽利略曾認為勻速圓周運動才是慣性運動，勻速直線運動總會閉合為一個圓。這樣提出是為了解釋行星運動。他自然被牛頓力學批的體無完膚，然而相對論又将它複活了，行星做的的确是慣性運動，隻是不是标準的勻速圓周而已。

由此可見，并不是隻有高維空間的生物才能發現低維空間的情況，聰明的螞蟻一樣可以發現球面的彎曲，并最終建立起完善的球面幾何學，其認識深度并不比蜜蜂差多少。

黎曼幾何是一個龐大的幾何公理體系，專門用于研究彎曲空間的各種性質。球面幾何隻是它極小的一個分支。它不僅可用于研究球面，橢圓面，雙曲面等二維曲面，還可用于高維彎曲空間的研究。它是廣義相對論最重要的數學工具。黎曼在建立黎曼幾何時曾預言，真實的宇宙可能是彎曲的，物質的存在就是空間彎曲的原因。這實際上就是廣義相對論的核心内容。隻是當時黎曼沒有像愛因斯坦那樣豐富的物理學知識，因此無法建立廣義相對論。

就是說如果一種物質以超光速（300000000m/s一般光速為每秒鐘30萬千米）行駛的話，就可以實現穿越時空。等于光速時隻能是在所在的時空靜止了（相當于時空停止，時間不在流逝！），超過光速時可穿越時空！

或可發生

如果有一名時間旅行者乘坐時光機回到過去并在那裡阻止他/她的祖父母見面，那麼在未來他自己還能出生嗎？

這就是臭名昭着的“外祖父悖論”，人們常常以此來證明時間旅行的不可能性，然而，有一些科學家卻有不同看法。

近日，一個科學家小組利用計算機模拟論證了進行時間旅行的光子行為，結果證明，在量子層面上說，外祖父悖論是可以被解決的。這項研究由澳大利亞昆士蘭大學的研究團隊進行，有關研究結果發表在《自然·通訊》雜志上。

在這項研究中使用了光子——即光的單個粒子來模拟進行時間旅行的粒子行為。通過對光子行為的研究，科學家們揭開了現代物理中一些怪誕的方面。在模拟中，研究人員考察了進行時間旅行的光子的兩種可能結局。科學家們想知道這顆光子與更早之前的“自己”之間會發生什麼？

在實驗中，科學家們利用一種相互緊密關聯的、虛構的情景：即假設一顆光子穿越了正常的時空，并與被困在所謂閉合類時曲線(CTC)的蟲洞中的另一顆光子發生相互作用。通過對第二顆光子行為的模拟讓他們得以獲知第一顆光子的行為——結果顯示，隻要對第二顆光子進行适當的準備，那麼就有可能引導第一顆光子發生相應變化。要想在量子層面上進行操作，你必須盡量選用盡可能微小但卻能獨自存在的粒子，比如說光子。

然而，宏觀意義上的時空旅行卻會出現嚴重的悖論問題。在1991年，科學家首次提出這樣的想法，即認為時間旅行可以在量子層面上實現，因為量子粒子的行為時無法用經典物理來進行描述的。參與這項最新研究的主要科學家之一蒂莫西·拉爾夫(TimothyRalph)教授表示：“這種粒子的量子效應難以進行研究，因此這就給了它們足夠的空間來回避可能出現的時間旅行悖論。”

這項實驗的結果同時也幫助科學家們獲得一個更加清晰的認識，即在物理學最大尺度以及最小尺度上分别适用的兩大理論體系是如何相互關聯的。昆士蘭大學的博士研究生馬丁·瑞鮑爾(MartinRingbauer)表示：“有關時間旅行的話題正好切中我們當下兩種最為成功卻相互不能兼容的物理學體系的交界面，那也就是愛因斯坦的相對論以及量子力學。”他說：“愛因斯坦的理論從很大的尺度上描述這個世界——恒星，還有星系。而量子力學則是對最微觀世界的絕好描述。愛因斯坦的理論暗示了回溯時間的可能性，理論上一名時間旅行者可以順着一個時空路徑回到同一空間中較早的一個時間點——即所謂閉合類時曲線(CTC)。

自從1949年美籍奧地利科特·哥德爾(KurtGödel)首次提出這一想法以來便一直困擾着物理學家與哲學家們，因為從經典物理的角度來看毫無疑問這将構成一種悖論。其中就包括所謂的“外祖父悖論”，即認為一名時間旅行者可以回到過去并阻止他的祖父母結婚，從而讓時間旅行者自己的出生本身成為不可能。這樣一來，這名時間旅行者一開始進行時間旅行這件事也就不可能發生了。

然而此次這項最新研究卻認為，這樣的互動或許是真的可能發生的，盡管隻能是在量子層面上。

同名電影

《遇見羅賓森一家》

影片簡介

外文片名：MeettheRobinsons

更多外文片名：ADaywithWilburRobinson片長：102分鐘

國家/地區：美國

導演：StephenJ.Anderson

編劇：MichelleBochner

WilliamJoyce

DanGerson

ShirleyPierce

JonBernstein

RobertL.Baird

演員：StephenJ.Anderson

AngelaBassett

PaulButcher

JordanFry

DanielHansen

MatthewJosten

劇情簡介

故事要從一個名叫Lewis的男孩說起，他是一個非常有天分的小發明家，專門喜歡制造各種各樣稀奇古怪的玩藝。他心中有着一個永恒的願望：希望能夠通過自己的發明找到他未曾謀面的家人，所以他制造了一台“記憶掃描儀”……然而令他想象不到的是，他的這項發明并沒有幫助自己找到媽媽，反而将他帶到了一個無法想象、甚至不可能存在的地方--未來。從踏入未來的那一刻起，Lewis的生活乃至世界觀都發生了翻天複地的變化，他在那裡遇見一位名叫WilburRobinsons的神秘陌生人，從他的口中，Lewis知道自己制造的機器無意中穿越了時空。

同時，他還走進Robinsons一家的生活，在他們的幫助下，Lewis将會發現一系列驚奇但真實的秘密，有的是關于未來的，有的則關系到他身世背後的線索。

《神話》

影片簡介

語言：普通話韓語

英文名：TheMyth

地區：中國香港片長：120分鐘

導演：唐季禮

主演：成龍

金喜善（?）

梁家輝

邵兵

孫周

于榮光

譚耀文

劇情簡介

秦朝将軍蒙毅護送朝鮮公主玉漱入秦為妃，期間遭叛軍伏擊，二人緊握着手跌入瀑布……

考古學家Jack多年來纏繞着同一個夢，對夢中容顔脫俗的白衣女子神魂颠倒，感覺似近還遠，想要找他卻又無從入手。一天，好友William前來邀請參與研究神秘漂浮力量的計劃，Jack應允一同前往帝沙探秘。在聖殿中，靈棺懸于半空，William摘下祭檀上的寶石，靈棺突然失去浮力直堕地面。Jack與William剛好避開，卻又被守墓者窮追，Jack意外墜落激流，幸被印度少女Samantha救起，還帶他往見高僧，得悉與殿中拾得的寶劍有着前世緣分。

熱情的Samantha領着Jack翩翩起舞，時軍警來捉拿Jack，衆人追趕到老鼠膠貼制造廠，衣服被膠貼粘住，邊打邊脫衣，最後要半裸着逃出廠房。Samantha依依不舍送Jack乘船返回中國，情深問他：“我還會再見到你嗎？你會記得我嗎？”Jack感到似曾相識，心神再次牽引到夢中的神秘女子。

William喜見Jack大難不死，透露從寶石研究結果發現可抵禦地心引力，決定再到西安秦俑博物館尋找真相，Jack希望尋回夢境；William欲找寶石之謎。曾出身入死，但信念迥異，兩兄弟因如何處理找到的文物而激烈争吵，William堅持要将寶物據為己有名曰進行研究。此時William得知十年來一直資助他的竟是被Jack揭發盜墓而被剝奪教授稱号的古先生，二人因私心而暗自合作。

Jack與William乘直升機到郦山上空進入瀑布群的峽谷，裡面竟有一條時光隧道，可通往懸浮的天宮！玉漱活生生的出現在Jack眼前，等待了數千年的玉漱以為是蒙毅信守承諾回來找她，非常感動；Jack也終于碰上夢寐以求的女子，兩人誓要長相厮守。

古先生帶人也尾随到了天宮，吃下長生藥而奉命守護天宮的南宮燕用劍與來者打鬥。Jack出現，與古先生帶來的人打起來，William為研究寶石，将安放在機關上的寶石撬出，天宮失去浮力，成千上萬的兵馬俑與懸空的建築群從空中直墜而下，水銀湧出。最後，William被兵馬俑壓死，古先生長埋地底。玉漱知道Jack根本不是真正的蒙毅，要留下來繼續等待承諾的兌現，Jack則逃出生天......

同名電視劇

《神話》

宣傳海報國家/地區：中國

類型：愛情/玄幻

對白語言：漢語普通話

啟動時間：2009年1月5日

發布時間：2009年3月24日

開機時間：2009年4月9日

開機發布：2009年4月15日

首播時間：2010年1月2日

總監制：成龍

導演：蔣家駿

編劇：李海蜀

藝術總監：唐季禮

集數：50集

時間：當代

制作周期：12個月

拍攝投資：4000萬

投資方：上海上影英皇文化發展有限公司

預計攝制曆時：5個月

上映時間：2010年1月2日-2010年1月18日晚19：30在央視八套黃金檔播出

主要取景地點：永康石鼓寮風景區、甘肅黃河石林風景旅遊區、北京、甘肅、敦煌、涿州、無錫、易縣、橫店影視城（秦王宮、清明上河圖）、鳥巢

主題曲：《穿越》演唱者：張萌，王海祥

片尾曲：《美麗的神話》演唱者：胡歌，白冰

插曲：《星月神話》演唱者：金莎

插曲：《記得彩虹》演唱者：張萌

插曲：《六字歌》演唱者:黃嫣、陳佳鋒

關于配音

後期配音制作單位：上海電影譯制廠

配音導演：狄菲菲曾丹王肖兵

其他配音演員：

樊俊航曾丹陸瑤蓉嚴麗祯

創作背景

2005年，國際巨星成龍與著名導演唐季禮攜手推出了一部穿越古今的電影巨制——《神話》。成龍與韓國第一美女金喜善的傾情出演，不僅譜寫了一個穿越古今的愛情神話，更締造了一個震動全國的票房神話。

2010年，《神話》在電視熒屏上重現江湖。

電視劇《神話》是第一部古代時空和現代時空交織并行，互相演進的穿越題材電視劇。穿越題材的電視劇在我國非常少見。多年前TVB制作的《尋秦記》以及大陸出品的《穿越時空的愛戀》《魔幻手機》便取得了極高的收視率。多年後的今天更優秀的制作團隊、更獨特的編劇視角、更新穎的技術來制作穿越電視劇，已奠定了再現收視神話的基礎。

同一部電視劇中，觀衆既可以欣賞到蕩氣回腸、金戈鐵馬的壯麗古代史詩；又可以體現現代《國家寶藏》般的謎團重重，步步緊逼的追蹤解謎。

創作曆程

這次改編翻拍的電視劇《神話》，是國内第二部以“穿越”為題材的電視劇（第一部為穿越時空的愛戀，開拍于2009年，2010年首播），啟動儀式現場，成龍宣布曾出演《仙劍奇俠傳》、《射雕英雄傳》等武俠劇的胡歌将擔任電視劇《神話》的男主角，并親手将自己在拍攝電影《神話》時所穿過盔甲贈予胡歌，并希望胡歌不要有過多壓力，重新演繹一個新的“神話”形象。而此次選用胡歌作為男主角，是劇組和成龍本人的想法，在啟動儀式現場還播放了胡歌車禍前後的視頻畫面，劇組方面表示，胡歌在遭遇車禍後死裡逃生，康複後依然敢于挑戰各種危險鏡頭的拍攝，這本身就是另外一個“神話”，所以選他做男主角再合适不過。

2009年3月24日，在中國香港會展中心舉行的香港國際影視展上，由成龍監制、唐季禮擔任藝術總監，英皇與上影集團投資拍攝的電視劇《神話》正式啟封開鏡。在新聞發布會上香港英皇集團主席楊受成、唐季禮攜主演胡歌、白冰、張世、張萌、陳紫函、丁子峻悉數亮相，終為該劇璀璨的演員陣容揭開了神秘面紗。

電視劇《神話》女主角玉漱公主最終花落白冰，被認為是五官頗接近金喜善。說到選角的标準，唐季禮搬出了中國古典傳統中的“九美之相”的說法：“我和成龍大哥一直都在尋找一個能體現中國傳統美女形象的女主角，在之前我也公布了選擇女主角要符合相書上‘九美之相’的美女标準，包括頭圓額平，唇紅齒白，眉長眼美，語不見媚，笑不露齒等九條标準，這次選中白冰來出演電視劇版《神話》的女主角，也是因為她符合了其中的好幾條。成龍大哥從第一眼見到白冰時候就一直說白冰跟金喜善很像，她的眼神很有魅力，有古典美的感覺，還有點害羞。定妝造型出來後，我和大哥都非常滿意，”

電視劇《宮鎖心玉》

《宮鎖心玉》原名《宮》，由金牌編劇于正創作，和湖南台聯辦的首部港台内地聯手的清朝穿越劇。于2010年7月10日在橫店開機拍攝，這是距于正的《大清後宮》之後的又一部講述清朝曆史故事的大戲。此劇以清朝最具話題的“九子奪嫡”為題材，劇中楊幂扮演一個現代少女洛晴川，穿越到清朝，經曆古代的宮廷生活，經曆一番“宮心計”和男女情愛之後，回到現實中，更加懂得珍惜當下。《宮鎖心玉》劇組将在2011年2月26日在湖南衛視《快樂大本營》亮相。

基本信息

看點

中國首部清朝穿越題材劇

據介紹，《宮》是中國第一部清朝穿越題材電視劇，它講述了現代女孩洛晴川（楊幂飾），因意外穿越到清朝康熙年間，入宮成為宮女，并與四阿哥（何晟銘飾）以及八阿哥（馮紹峰飾）相識，卷入清代著名的九子奪嫡之争的故事。劇情涉及了愛情、友誼、陰謀等多重元素，相當曲折。

同名讀物

《穿越時空——東鄉60年發展的多重審視》書名:穿越時空——東鄉60年發展的多重審視作者：張嘉選

出版社：人民出版社

出版時間：2010-7-1

ISBN:9787010090085

開本：16開

定價:30.00元

内容簡介

東鄉的經濟、政治、文化、社會等都在變。雖然東鄉的經濟仍欠發達，但各項經濟指數都在節節攀升；雖然東鄉的文化仍欠繁榮，但時下是東鄉曆史上文化發展得最好的時期；雖然東鄉的社會發育不是那麼健全，但屬于社會發展的各項内容都在不斷豐富的過程之中。

也許正是發生了諸多的變化，感染了包括本書作者在内的許多人。本書作者是甘肅省委黨校的教授、省優秀專家。張嘉選教授在兩年内數度來東鄉，或調研，或講學，對東鄉縣的情況有較多掌握。懷着對東鄉族、東鄉縣深厚的感情，張教授揮筆寫下了《穿越時空——東鄉60年發展的多重審視》一書。為什麼要“多重審視”?因為在人們的目光中，在人們的腦海裡、心目中，東鄉代表貧窮，東鄉代表落後。作者的用意可能是呼籲社會、呼籲人們要全面審視東鄉，全面了解東鄉。既要看到發展東鄉的困難所在，又要看到東鄉發展的希望所在。

套用毛澤東主席早年說過的一句話：要看到成績，看到光明，要提高我們的勇氣。東鄉要發展，要進步，需要社會各界的大力幫助，更需要全社會的鼓勵及激勵。

本書共設三篇，分十三章。作者從多個角度，對東鄉大地，對東鄉幾千年的曆史，對東鄉這個民族，對東鄉60年的發展作了立體的、全方位的掃描；對東鄉的經濟、政治、文化、社會的發展做了縱橫比較；對東鄉60年發展過程的得與失作了實事求是的總結；對東鄉未來的發展作了頗有見地的研究。這本書，可以讓讀者了解一個真實的東鄉。

圖書目錄

序

第一篇話說東鄉

第二篇放眼東鄉

第三篇追問東鄉

後記

科普讀物

内容簡介

想像一下，你來到幾千年前的埃及，站在沙漠高原上俯瞰着偉大的尼羅河。你的周圍有成千上萬的人正在太陽的炙烤下辛苦地勞動，許多人沿着一條高高的斜坡把巨石向上拉，還有一些人正忙着用錘頭和鑿子砍削岩石。年複一年，一座巨大的金字塔終于建成了，這座雄偉的建築将要曆經漫長而充滿變故的未來。

本書講述的故事好像一次旅行，但這不是一次普通的旅行，你不用乘坐飛機、汽車或者輪船。事實上，你足不出戶，就可以穿越時空！打開書本，時光在指尖飛躍：幾小時、幾年甚至幾百年。每個時刻——也就是你旅行中的每一站——都是故事新的一章：最初的設計和建造過程，法老的木乃伊放進墓室的那一天，後來盜墓賊猖獗的日子，以及被遺忘的歲月——一切都在告訴你一座金字塔的故事。

《穿越時空》系列為引進英國的暢銷兒童圖書！每一本書都講述一個主題，如城堡、火山、恐龍、交通、金字塔等等。翻開每本書都像經曆一次旅行，但這絕非普通的旅行，而是一次穿越時間長河的旅行。翻動書頁，時間飛躍，每翻過一頁，時間就跳躍幾天、幾年、幾個世紀，甚至數百萬年。每個時刻——也就是旅行中的每一站，都是相關主題的一個篇章，帶領你走進奇妙的世界。