实验室中“扭曲”时空,能让超光速旅行成真吗

□ 陈思进

  • 来源:科普时报
  • 作者:
  • 2025-06-27 10:27

超越时空

时空穿越旅行是科幻作品中经常出现的场景。从《星际迷航》的曲速飞船到《回到未来》的时光车,但在科学上实现时空穿越,还需要面对现实。

近期出版的《欧洲工程技术研究》杂志刊登了一项震撼实验:Glenn博士团队在实验室用40万伏高压电火花制造出微弱的引力波——类似黑洞碰撞的“时空涟漪”。这是否意味着人类首次“扭动”了时空,迈向时间旅行的第一步?

时间旅行的最大障碍

为何实现超光速如此之难?爱因斯坦的相对论指出,物体越接近光速,质量越大,所需能量越趋于无穷,普通飞船根本无法突破这堵“光速墙”。这也让逆转时间、回到过去变得不可能。科幻中常提到的“时间膨胀”——在强引力场或高速运动下时间变慢,仅能实现“单向未来旅行”,如《星际穿越》中主角经历的“一年等于地球70年”。但要回到过去,还需打破“时间箭头”。

而更现实的路径,是借助宇宙自身的结构。例如,我们知道宇宙正在膨胀,并且某些遥远星系的“视速度”因空间拉伸可超过光速,但那是空间本身在扩展,不违反相对论。这一机制启发了科学家:或许通过主动扭曲空间几何,也能绕开光速限制。

为何时间只向前

时间为何单向流动?热力学第二定律给出答案:在一个封闭系统里,混乱度总是增加。比如,杯子摔碎后不会自动复原,这决定了时间只会“向前”。然而,微观粒子的运动是“时间对称”的,理论上可逆。这种矛盾让科学家好奇:能否通过操控时空来逆转时间呢?

这实际上反映了宏观物理与量子尺度的深层张力。在微观层面,“纠缠态”似乎能瞬时传递信息;在宏观世界,却受制于光速极限和熵(shānɡ)增法则(在一个封闭且没有任何外力影响的系统环境当中,混乱程度只会增加,以至于趋向混沌、无序)。这道看似是不可逾越的裂缝,或许正是时空科技突破的切入口。

火花中的时空涟漪

Glenn团队的实验令人振奋。他们用高压电火花在毫米级空间内释放每立方米1011焦耳的能量,这相当于小型炸弹释放的能量密度!激光干涉仪捕捉到微弱的条纹变化,排除干扰后,确认这是引力波——时空的微小“褶皱”。引力波是爱因斯坦预言的时空振动,类似黑洞合并时的“涟漪”。这是人类首次在实验室内制造并测量它,意味着我们能“扭动”时空。

更激动人心的是,Glenn团队基于“曲速驱动”理论提出了“空间泡泡”说法:压缩飞船前方空间,扩展其后方空间,让飞船像冲浪般“滑”过光速墙,理论上实现超光速旅行,而飞船内部仍符合相对论。这就像科幻片中的曲速引擎雏形。

我们能回到过去吗

超光速旅行能逆转时间吗?答案并没那么简单。曲速驱动改变的是空间几何,而非时间本身。你可能瞬间抵达遥远的星系,但仍是“主观未来”。而且,曲速泡泡需“负能量”维持,目前物理学尚未发现这种奇异物质,实验能量也远低于实际需求,差距高达12个数量级。此外,“祖母悖论”(回到过去、改变历史导致逻辑闭环矛盾)仍是未解难题,逆转“时间箭头”还需突破热力学壁垒。

目前,在低推力、长航时方向上,离子推进器、电磁推进器已让太空船速度接近常规极限,倘若曲速引擎可行,它将把跨星际旅行从几百年压缩至数小时。

尽管时间旅行尚远,但这项实验仍是里程碑。Glenn团队操控引力波、设计时空结构,让我们离科幻更近一步。作为科幻作者,我为这一突破而雀跃:它不仅点燃创作灵感,更让我们窥见“可塑时间”的未来。

或许某天,“祖母悖论”将在实验室解开,现实与幻想将交汇于星辰大海。

(作者系科幻作家)

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