时间隧道

物理学名词

科学界是这样定义时间的：物质存在的一种客观形式，由过去现在将来构成的连绵不断的系统；是物质的运动变化的持续性和连续性的表现。而空间则是这样定义的：物质存在的一种客观形式，由长度、宽度、高度表现出来的，是物质存在的广延性和伸张性的表现。在爱因斯坦的狭义相对论中认为时空是一个平直的平面，而这个时空的平直或弯曲完全是这个时空的内在禀性，并不需一个更高维的空间作为参考物。

基本信息

1905年6月对于物理这门学科来说是一个开创新纪元的年代，这年伟大的物理学家爱因斯坦提出来前所未有的狭义相对论。1913年他又进一步完善了这一理论——提出了广义相对论。前者认为物体的运动是相对的，光速不因光源的运动而改变，物体的质量与能量的关系为.后者认为物质运动是物质引力场派生的，光在引力场中传播因受引力场的影响而改变方向。这个理论修正了从牛顿以来对空间、时间、引力三者的割裂的看法，从而奠定了现代物理学的基础。

接着，哈勃望远镜在太空发现了一种新的天体——黑洞。所谓黑洞即演变到最后的恒星。由中子星进一步收缩而成，有巨大的引力场，使它所发射的任何电磁波都无法向外传播。

也许，大家在很小时便在故事中听说过时间隧道，甚至有些人更直接的说出黑洞便是时间隧道。那么究竟存不存在时间隧道？时间隧道又是怎样的呢？黑洞与时间隧道又有什么样的关系呢？

要想了解时间隧道首先了解一下时间与空间吧。时间隧道也许和这一样，由于某种原因发生扭曲，使我们通过他时跨越了某些时间段直接来到另一个遥远的时间点，比方说从2005来到2009年。

但这些又有什么关系呢？

众所周知黑洞的引力非常的大，其逃逸速度也异常惊人，甚至快于光速。另外爱因思坦又在其相对论中指出一个物体的速度无限趋于光速时，物体所在时空中的时间便几乎于定格——异常的慢。为此爱因斯坦为我们打了个比方：假如一列火车的速度达到光速的一半时列车中人的谈话便象唱片慢放一样。从上述结论来看，物体所在的小时空与其周围的时空便存在一个断层。而且爱因斯坦的等效原理指出引力场同参考系的相当的加速度的物理性质完全等价，并由推论出时钟在引力场中走的慢，电波波长会发生变化，光会发生扭曲。由此可看出时间并不可以用一个度量来衡量。

不仅仅如此，爱因斯坦的广义相对论认为由于有物质的存在，时空会发生扭曲，而引力场实际上是一个弯曲的时空。这样的话，黑洞中便会存在着严重的时间与空间扭曲，这个看法也早有科学家指出。

写到这，不妨想一想上文的论述，黑洞中完全有可能存在着时间隧道。

究竟有没有时间隧道，在这里只能说：存在是相对的，却是人类能力之外的另一个问题了。

多普勒效应

如果一个钟，以0.5倍声速从原点远去，我们会听到什么现象呢？

一秒钟时，它距离原点0.5声秒距离报1秒，但这个事件我们在原点听见，需要再过0.5秒，于是我们发现，在本地钟1.5秒时，远处的钟报1秒，本地钟3秒时，远离的钟报2秒，也就是我们在忽略测量时间时，误以为远去的钟慢了。而且速度越快，钟慢得越厉害。超过声速我们将追上钟以前发出的声音，也就是先听到钟敲3下，报3点，再听到钟敲2下，报2点，然后听到钟敲1下，报1点，这就是超过声速时间倒流现象！

钟慢、时间倒流现象，都可以用声音试验做出效果。在物理上被称为多普勒效应。

然而，尽管看起来相似，多普勒效应和相对论有以下几点区别：

1.公式不同。观测者相对于介质静止时，多普勒效应的“钟慢”（或“钟快”）公式为△t=△t0 (u+v)/u ，其中v为声源相对于观测者的远离速度，接近时v取负号，△t和△t0分别表示观测者听到的时间和原有的时间，u表示声速。而相对论中惯性参考系的公式为△t=△t0/sqr(1-v^2/c^2），△t0为原有的时间，v为光源相对于观测者的远离速度,c为光速。

2.△t的含义不同。在相对论中，△t的含义是首先先在观测者所在参考系中的不同点校对时间以使时钟同步。然后光源到哪里，就用哪里的时间。换句话说，光源到达A地方这个事件和到达B地方事件的时间间隔△t是指在观测者所在参考系中A地方和B地方的时钟所记录的事件的发生时间的差。而在声音实验中，△t的含义是声音传到观测者处的时间间隔。若在声音实验中采取相对论△t的含义，将得到△t=△t0 ；若在相对论中采取声音实验△t的含义，将得到光的多普勒效应公式△t=△t0/sqr[(1+v/c)/(1-v/c）]。

3.多普勒效应中远离观测者时出现“钟慢尺缩”，接近观测者时出现“钟快尺涨”，这对应于公式中v的正负号问题，而相对论无论接近还是远离都是钟慢尺缩，这对应于永远非负的v平方项。如果双生子中的一个以近光速往返，那么他（她）就会变得年轻，这里的年轻是从细胞到记忆各个年龄指标的全面的内在的年轻。而如果只是以近声速往返，那么接近和远离的多普勒效应刚好抵消，两人年龄一致，只不过远离时听起来时间过得更慢，返回时时间听起来过得更快罢了。

4.在声速实验中可以出现超声速，其后果是简单的表象的“时间倒流”，就像你可以录音后随意地倒放录音一样，不会发生奇异现象，这对应于△t成为负数。光速实验中不可以超光速，这对应于负数开根号，洛伦兹变换直接崩溃。所幸E=mc^2=m0c^2/sqr(1-v^2/c^2）表明需要无限的能量因而不可能把静止质量为正的物体增加到光速，更不可能出现超光速现象。至于万一超光速了会发生什么，与之相关的理论都不完善，而且存在很多矛盾和误解，有待科学家进一步讨论。一种说法是，超光速将导致内在的时光倒流，因而可能导致因果关系颠倒。

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