Ⅰ 時光穿梭機的原理是什麼
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實驗證明,π介子是一種亞原子粒子,它衰變時會發射兩道脈沖,但不管原來母原子的方向速度如何,π介子的兩道脈沖始終速度為恆定值。所以,不管觀察者做什麼運動,觀察光源做什麼運動,光在真空的速度恆定。
所以之前兩列火車的實驗並沒有牽扯到光的速度變化,這時一個前提。
綜上,在一個參考系看來,一個空間中的距離L,時間間隔T,在另一個參考系看來變成
l
,t
。我們把時間轉化為空間,而空間變成時間卻好理解點。這種時間轉換空間的變化十分渺小,只能用弧秒計算(0.00000000003s/cm)觀察者對參照物的公式為:
L
=
Lo√1-v/2C2
所以,當速度V非常接近光速C時,L會變得越來越短,L是指參照物的長度,很不可思議。
時間的公式為:
T
=
To/
√1
-
v/2C2
...字數限制,我繼續說....
實驗證明,π介子是一種亞原子粒子,它衰變時會發射兩道脈沖,但不管原來母原子的方向速度如何,π介子的兩道脈沖始終速度為恆定值。所以,不管觀察者做什麼運動,觀察光源做什麼運動,光在真空的速度恆定。
所以之前兩列火車的實驗並沒有牽扯到光的速度變化,這時一個前提。
綜上,在一個參考系看來,一個空間中的距離L,時間間隔T,在另一個參考系看來變成
l
,t
。我們把時間轉化為空間,而空間變成時間卻好理解點。這種時間轉換空間的變化十分渺小,只能用弧秒計算(0.00000000003s/cm)觀察者對參照物的公式為:
L
=
Lo√1-v/2C2
所以,當速度V非常接近光速C時,L會變得越來越短,L是指參照物的長度,很不可思議。
時間的公式為:
T
=
To/
√1
-
v/2C2
可以看出,隨著V的增大,時間T也同樣變大。所以,在另一個參照系看來,參照物的運動時間變慢了,甚至會停滯!
Ⅱ 怎樣造出時光穿梭機
時間旅行可以說是這幾十年來科幻界(包括一些科學家)的終極夢想,無數的小說都是從這方面入手的。同時人們也創造了很多的理論。那麼讓我們分別從科學和杜纂的角度來看看這個問題吧。1.科學理論首先讓我們來看一個新聞,事情發生在2002年4月,標題是「任意穿梭過去未來?美國教授今秋啟動時光機器」。美國康涅狄格大學物理學教授馬利特10歲時承受喪父之痛,他的父親是一名煙民並死於心臟病。因此他一直希望能發明出一部時光機,回到過去提醒父親「吸煙危害健康」。馬利特便醉心研究黑洞、蟲孔和其它跟時間有關的理論,最近甚至著手製造一部時光機。47年後,馬利特認為自己已找出時光旅行的秘密。他正在製造一部時光機,用來將物體傳送到將來或過去,他聲稱這部機器可以將一個原子以至一個人的任何東西傳送。他希望在秋天能造出時光機的原型,然後著手進行實驗。馬利特計劃在實驗中,用時光機傳送一個亞原子粒子。他認為激光束光環可以扭曲環內的空間,引力會迫使中子側向一邊旋轉。馬利特說若增加能量,另一個中子將會出現,這粒中子是第一粒中子由未來前來探訪過去的自己。時空穿梭理論上可行。看來似乎有些荒誕。但導致了這些科學家如此瘋狂的正是愛因斯坦的相對論給他們提供了理論上的支持。愛因斯坦在相對論中指出,在我們的宇宙之中,時間與空間是相互交迭的,當物體的質量與速度不斷增加,其存在的時間和空間也將隨之變化。以前一些實驗,亦證明了它的真確性,其中科學家利用一個粒子加速器把粒子加速到接近光速,便發現這些粒子要比在實驗室放著的其它粒子衰減的慢。在愛因斯坦的相對論中提到了一種新的空間結構--四維空間,它在我們傳統的三維世界之上又增加了一維,傳統的三維空間論里,我們可以給任何物質以一個相對參照系內的坐標,以表明它的空間位置。這是我們可以理解和接受的,就象理解長寬高一樣。但是在此之上再加一維,我們恐怕難以理解和接受。而愛因斯坦也沒有就此事留下足以讓人充分肯定的說明和「樣板工程」,而相反,他給我們留下了足夠的想像和探索的空間。在愛因斯坦的相對論里,光速是一個非常重要的元素,質能轉換的公式,和尺縮鍾慢以及時光倒流理論等等,光速及其等量數值都有身影在其中。「當我們以接近光速的速度移動時,我們的標尺將會縮短、時鍾將會變慢」愛因斯坦在相對論里為我們描述「當我們以光速移動時,時間將不再流動;而我們開始以超越光速的速度移動時,時光將會倒流!」2.時空理論的發展史自從威爾斯提出「時間機器」的設想以來,許多科幻作家都對超時間旅行這一題材感興趣。當然,除了威爾斯的啟發之外,還有很多因素促進了這類科幻作品在本世紀的繁榮。首先,愛因斯坦所提出的相對論根本改變了傳統的時間觀念,使人們意識到時間的非線性,懂得時間可以壓縮和延伸。天體物理學、物質結構學等領域的一系列重要發現,也推動著人類時間觀念的變革。英國物理學家泰勒指出:「宏觀和微觀的時間概念是迥然不同的」;另一位物理學家弗里特喬夫·凱普拉的解說更簡單——時間「在宇宙不同的部分,流速不同」。據說,在黑洞附近的瞬間,可能相當於地球上的萬古永世。由於我們居住的星球和宇宙其它地方存在不同的規律,可能還有復數的「時間」。這些見解,和科幻作品中對多時軌的描寫有密切關系。「時光倒流」,這種科學上被認為不可能出現、作為論據以否定物體可被加速到比光運動得還快的現象,則為科幻作家所津津樂道。第一本時間旅行的小說,大概是馬克吐溫(1835~1910)寫的《一個在亞瑟王廷的康州美國人》(,1889),故事是一個人在被擊昏後,醒來時已在古代英格蘭,還遇上了亞瑟王、梅林等人。這故事十分有名,造成類似的「回到過去」式故事風潮不斷,至今不少電視劇在沒題材時都會搬來再用,舊的比如MacGuyver(馬蓋先),新的如EarlyEdition(未卜先知、拯救未來),都干過這種事。當時,「前往未來」式的故事不受注目,直到H.G.威爾斯寫出《時間機器》(TheTimeMachine,1895),自從1960改編同名電影後,並將主角改為威爾斯本人之後,「威爾斯駕駛時間機器」的點子一直被重復使用,包括電影AfterTime(兩世奇人,1979,根據KarlAlexander於1976年同名小說改編),還有電視劇LoisandClarke:ANewofSuperman(新超人,1993~96)。 在小說中,我們得到了一個關於時間旅行的定義定義。牛頓將時間比諭為「時間之箭」,只有不斷前進。那麼什麼叫時間旅行呢?一般上,是「從當下的時間到達另一個不連續的時間」。《時間機器》的主人翁說:「時間與其他三個向度(長、寬、高)沒什麼不同,只除了們的意識乃沿著它前進。」(.)上,我們每一個人都是時間旅行者,不斷往「未來」旅行。 接下來就讓我們看看由無數先驅者提出的各種理論吧。3.各種時空理論Relativity(相對論):愛因斯坦發表的相對論中,假設「光速絕對不變」,即使你的速率逼近光速,你所觀測到的光依然以光速進行,你絕對追不上它,因為你的長度變短了,你本身的時間也變慢了。因此,進行光速宇宙旅行會是永不回頭的時間旅行,就像電影「人猿行星」(PlanetoftheApes,1968。最近有重拍版)一般,太空人光速旅行了一段日子,地球卻已過了數千年。TheBigCrunch(大崩墜):宇宙自大霹靂創生之後,不斷膨脹,如果宇宙是封閉的(密度大於臨界密度),根據廣義相對論,膨脹將停止,並開始收縮,時空逆轉,於是一切發生過的事都會像倒帶一般重來一遍?答案是不可能,因為「時間之箭」雖然回頭,但一切條件經已不同。BlackHole(黑洞):根據相對論,宇宙中應有一種天體,連最高速的光線也無法自它的重力場逃脫。黑洞的超高重力導致了空間扭曲,它的出口可能是「白洞」,之間以「蟲洞」(wormhole)連系,而出口之外可能是宇宙的另一處,也可能是另一個「子宇宙」。小說「接觸」(Contact,1985,電影「接觸未來」1997)便是利用蟲洞進行宇宙旅行。如果黑洞中時間也扭曲了呢?於是,以黑洞進行時間旅行也不無可能。QuantumTheory(量子理論)∶理論中,粒子有可能在有限機率下發生「穿隧效應」(Tunneleffect)或稱「量子跳躍」(Quantumleap),因而穿透不可滲透的障礙物。利用這個理論,美國電視影集QuantumLeap(1989~1993,不輸不知道怎麼翻譯)讓主角身體的粒子「穿隧」的機率增加,終於發生了時間旅行。RelativeTime(相對時間)orTheUniversalTimeFactor(宇宙時間系數)∶時間單位是咱們人類劃定分割的,對宇宙而言並沒意義。當你命令時間機器「回去五月八日上午十一時正」,它會搞不懂,除非你要它倒數「回去一萬五千八百六十七秒」以前如此你需要一部能夠分隔「時間」(這里指一個空間向度)的超級電腦,否則就只好眼睜睜看它運算過熱而燒毀。如果要去未來呢?「前往六千秒後!」很好,當電腦帶你去到那個未來,你會發覺你的手錶也正好走了六千秒。(宇宙絕對密度)orTheBucketFactor水桶系數)∶整個宇宙有一個密度,和諧而平穩。當你去到另一個時間,兩個時間的宇宙都同時發生密度變化,現代宇宙少了一點,另一個宇宙多了一點,於是乎,發生失衡,轟! 這是主要的集中理論,當然對錯與否,你是否認為是種偽科學,就智者見智了。4.因果律時間旅行故事最吸引人的是「因果律」,一旦時間旅行發生,因果律必定被擾亂。例如你回到太古時代,殺了一尾魚,而它正好在演化樹上是人類祖先,於是,現代社會中有一整批人消失了。時間旅行對因果會發生什麼影響呢?理論有四:理論A-Fate事實(CircularCausation循環因果):你企圖回到過去拯救一個人的命,卻發覺那人仍是無可避免的死了,甚至更糟的是,你回到過去的此一行為正是導致他死亡的原因!這個理論是四個理論中較合理的。理論B-AlternateUniverse平行宇宙:回到過去,去救了一個人的命,結果回到現代時,發現其實一切都沒改變!「量子理論」中,每一個可能的機率都可能產生另一個含有那個機率的宇宙,於是有許多「平行宇宙」。當你回到過去救了那人的命,你只不過創造了另一個平行宇宙,在那個宇宙中那人是活下來了,可是在你的宇宙中他本來就還是死的。但在最近李連傑的電影theone里似乎不是這么定義平行空間的,在其他宇宙的「我」死了能量由其他的「我」平分。關於平行空間,大家由興趣的話可以去找找蘇毅平的小說看。(一套有無數多本的,自成體系,叫網狀時間理論)理論C-Success成功:回到過去,而且殺了你的曾祖父。你真的成功殺了他嗎?如果你成功了,你就不可能出生,因此也不可能回去殺了他,因此他就不會死,因此你會出生...?這是一個矛盾的理論,也是其中最不合理的。理論D-ObserverEffect觀察者效應:回到過去,並且成功改變了歷史,但只有時間旅行者本身知道歷史改變前後有什麼不同。這個矛盾是在於,旅行者本身為什麼不受影響?在這種情形下,當他回到已經改變後的現代,他可能成了一個陌生人。比如他回到過去殺了曾祖父,回到現代時,發現沒有任何能證明他自身存在於這個世界上的紀錄。