第4章 超越时空的界限——走进时间隧道
飞快的时间和无限的空间
“洗手的时候，日子从水盆里过去；吃饭的时候，日子从饭碗里过去；默默时，便从凝然的双眼前过去。我觉察他去的匆匆了，伸出手遮挽时，他又从遮挽着的手边过去，天黑时，我躺在床上，他便伶伶俐俐地从我身上跨过，从我脚边飞去了。”
这是作家朱自清在散文《匆匆》里的一段话，描写时间在水盆、饭碗、身上、脚边像泥鳅一样溜过，永远都是马不停蹄地匆匆前进，任谁出手挽留都会在指缝间飞走。
每当我们发现太阳东升西落，树叶绿了又黄，镜子中的自己一天天长大，都能感觉得到时间的如水流逝。
什么是时间呢？应该说，时间是用来描述物质运动过程或事件发生过程的一个参数，它是一把尺子，或是一个度量衡。
人类从诞生起就感受着白天和黑夜的轮换，于是就确定了一天的时间；认识到地球绕太阳一圈的365天，于是就有了一年的概念。
简单地说，时间的基本作用是为了对各种事物的先后次序进行比对。例如，以耶稣诞生的年份作为公元纪年的开始，以运动场上发令枪的声音作为某项比赛的开始。时间的另一个作用是为了计时，例如，宇宙、地球多大年纪？我们一天要学习多长时间？
我们再来看一看什么是空间。
当你还是一个襁褓中孩子的时候，爸爸妈妈会把你安置在一个充满爱意与温馨的小摇篮里。随着时间的流逝，你渐渐地长大了，小小的摇篮已经容纳不下你的身体。于是，你有了一间属于自己的小屋和一张宽大柔软的床。后来你开始长大成人，并有了自己的新家——一所大大的房子。现在你终于明白我想要说什么了，没错，从小小的摇篮到一所大大的房子，你所感受到的变化就是空间。
在天文学中，与时间、空间概念密切相关的是物质、能量的概念。天文学家认为，时间、空间、物质、能量，这构成了一个无懈可击的整体，也就是我们所说的“宇宙”。
比起时间和空间，物质和能量的概念更容易理解。我们每天吃的食物，看的书，住的屋子，甚至你自己，都是物质或者说是由物质构成的，天地万物都可以笼统地称之为物质；烧开水时的蒸汽、水壶下的火苗都是碰不得的，因为它们会灼伤我们的身体，在这里我们能够感受到的热便是能量的一种表现形式。
当然，时间、空间、物质和能量的内涵远比我们感受中的要复杂得多，更多的秘密，需要我们掌握更多的知识才能知晓。
穿越时空飞到过去和未来
“我想乘坐这架机器去时间里旅行。”
1895年，当这句话出现在英国作家威尔斯的小说《时间机器》中时，所有人都被这个“时间旅行”的概念惊呆了。
在时间里旅行？前往过去和未来？这太不可思议了！
事实证明，这个不可思议的想法很有可能实现呢。
《时间机器》发表之后，描述时间旅行的作品层出不穷。在动画片《哆啦A梦》中，哆啦A梦机器猫用写字台的一个抽屉往返于过去未来中；电影《超时空效应》中，主人公用一个房间做时光机器，回到20多个小时前拯救受难的人们；在电影《哈利波特》中，哈利和朋友们使用魔法棒和咒语跑到另一个时间里去挽救他人……
当然，各种各样的科学幻想并不能代表真正的科学理论，人们更关心的是，时间旅行是否真的存在？我们到底能不能前往未来或者回到过去？
从前人们一直认为，时间是不可逆转的，过去的时间永远不可能再回来。
但杰出的物理学家爱因斯坦“相对论”提出后，彻底颠覆了人们的时间观念，并把“时间旅行”的可能性纳入科学讨论的范畴。
爱因斯坦认为，我们感知到的时间其实是相对的、可以伸展和收缩的、视观察者移动多快而决定的。爱因斯坦还提出光速不变的假设，认为一切物质的运动速度都无法超越光速。也就是说，假设一个人的运动速度接近或达到光速，那么相对应而言，时间就会变慢或静止。
这太让人振奋了！由相对论，人们意识到：时间旅行是可行的。当我们以接近光速移动时，时间将变得缓慢；和光速一样的速度移动时，时间就会静止不动；而以超越光速的速度移动时，时光将会倒流，就会回到从前去。
为印证这一点，科学家把高度精确的原子钟放在飞机上绕世界飞行，结果证实：飞机上的时钟走得比实验室里的慢。也就是说，运动速度变快时，时间确实变慢了。那是不是就意味着，或许哪一天，真的有超光速的物质存在，我们依托它就可以回到过去了呢？
现在我们知道，理论上讲，时间旅行是可行的；可实际上，要实现时间旅行的话，科学家还需要做很多努力。
不过，一些神秘莫测的事件却似乎预示着时间旅行早已存在于我们的世界中。
1966年1月，从阿鲁巴岛出发的帆船“尤利西斯”号在百慕大三角神秘失踪，却于1990年突然出现在委内瑞拉的一处海滩上，船上的三名水手年龄和生理状况竟然跟24年前毫无差别！同样在1990年，一架1955年在百慕大三角海区失踪的飞机完好无损地出现在了原定目的地的机场，按时间计算，机上的飞行员年龄已经77岁了，但他看起来只有40岁！
似乎在我们不知什么因由的情况下，时间旅行已悄悄地发生了。
有的科学家认为，物质周围的时空在某些情况下会出现扭曲现象，从而将物质带到别的时空，这些离奇消失和再现的人或许就是这么来的。
无论怎样，随着人类科技水平的提高，我们总能弄清楚这些神秘事件背后的真相，如果那确实是时间旅行，或许就能因此掌握时间旅行的奥秘。然后，我们便可以欣喜若狂地前往过去和未来，进行一场时间旅行呢。
时间旅行真难办
有一个非常有趣的故事：一位理发师在一个村庄里挂了一块招牌：“我只给村庄里不为自己理发的人理发”。有一天，一个过路人在看到这块招牌之后，微笑着问他：“您是否为自己理发呢？”理发师顿时无言以对。
理发师如果回答说不为自己理发，那么按照招牌上的说法，他就应该为自己理发；而如果他回答为自己理发，那么他就属于为自己理发的那类人，可招牌上明明说他只为不为自己理发的人理发，这不是等于砸了自己的招牌吗？就这样，理发师陷入了一个两难的矛盾境地。
还有一个些人，也陷入了理发师这样的矛盾境界呢！
自从爱因斯坦的相对论出现之后，让许多热爱幻想的人欣喜不已，他们感到时空旅行似乎一下子变成了一件容易的事情，相信只要能造出时光机器，就可以毫不费力地穿越未来或回到过去。这就再也不用担心自己会做错任何事情，因为只要能够不断地回到过去改正错误，或穿越未来提醒那时候的自己，就可以使人生完美无缺。
然而，时空旅行并不是没有一点问题的。
我们来做一个假设：一个人在某一时刻回到了过去，他遇到并造成了意外，使当时的自己死去。那么，在他进行时空穿梭前的时间节点上，他还能够存在吗？假如存在，“他曾回到过去”这一说法便不能成立；假如不存在的话，“他曾回到过去”同样不能成立，因为始终就没有“他”这个人的存在。
不论你怎么解释，都会是一个纠缠不清的矛盾。
为了解决这个矛盾对人们的困扰，俄罗斯宇宙学家诺维科夫做了一个比喻：在正常情况下，我们不能够站在薄薄的天花板上行走，因为重力定律这只无形的手不允许我们这么做；当我们试图回到过去或穿越未来的时候，也有类似的一只手来阻止我们。
诺维科夫说的意思是：前去未来或者回到过去当然是可行的，但有一种神秘的东西会阻止你。
还有人提出了“多世界理论”。按照这个理论，就是存在着我们没有认识到的多个平行宇宙，一个人可以通过时空穿梭来往于不同的世界，也许在另一个世界里，有你的前生或者有你的未来呢！
看来，时空旅行并没有我们想象中的那么好玩，说不定还会在不经意中给自己惹上麻烦。
今天看到的，其实是过去
我们现在从望远镜中看到的宇宙，就是当前这一时刻的宇宙景象吗？
答案是否定的。
此时此刻，你从望远镜中观测到的宇宙，其实只是它过去的样子，至于它此时此刻到底发生了什么，我们无法知道，那是将来的人看到的情景，早就不能为你所掌握啦！
望远镜，其实就像是一台时间机器，把我们带入了宇宙的过去，我们观测的距离越遥远，看到的宇宙景象就越古老。
试着想一下吧。宇宙中的长度单位是光年，在真空中，光一年传播的距离可以达到9.5万亿公里。按照这个速度来看，从太阳到地球，光只需要行走不到8分钟的时间。也就是说，如果此刻我们看到了太阳光，那么这束光其实是太阳8分钟之前就发出的。同样的道理，地球距离半人马座A星的距离是大约4.22光年，因此我们此刻看到的半人马座A星是它4年多以前的影像。如此一来，我们看到的，不就是过去的宇宙吗？
当然了，几年的时间，与那么多恒星几百亿年的生命历程相比是微不足道的，但宇宙中多得是距离我们几百万光年、几千万光年甚至是几亿光年的天体。当我们从望远镜中看到它们的时候，事实上从它们上面发出的光线已经在宇宙中传播了几百万年、几千万年甚至几亿年。也就是说，我们现在从望远镜中看到的天体的景象，其实已经过去了很长很长的时间，甚至我们看到的一些恒星，很可能早就在茫茫宇宙之中消亡了。
另外，也可能有一些恒星已经消亡了，但从它上面传出的光线还在浩瀚的宇宙中不断传播，远远没有到达地球呢。
对天文学家来说，推断宇宙的过去和未来，弄清楚生命起源和宇宙起源的奥秘，是终极目标。而人的寿命不过数十年，有人类存在的历史也不过几十万年或数百万年，跟已经存在了至少130亿年以上的宇宙相比，简直不值一提。我们无法像观看春天树开花、秋天树结果一样，目睹、观察一颗恒星的完整生灭过程，更无法由此来得出更多有用的关于宇宙的信息。
所以，观察这些离我们超级远的星星，甚至是已经消亡的星星，等同于在研究宇宙的过去，它可以帮助人类更好地探寻天体是如何进化的，并由此得出宇宙诞生之初的某些信息。
所以说，要了解宇宙的过去，只要观测更远的天体就可以了。当然，这一目标的实现要依赖于人类不断发展的科技水平，依赖于不断被改进的望远镜等发达仪器。
捕获一切的终极杀手
在科学幻想的神秘王国里，黑洞是一个经常被提起的词汇。
那么，谁是第一个说出“黑洞”的人呢？
那就是美国科学家约翰·惠勒。他在1969年第一词提出了“黑洞”一词用来取代从前的“引力完全坍缩的星球”这一说法。
引力完全坍缩的星球为什么被叫做“黑洞”呢？原因就是，连光都会被这样的星球所捕获。
天呐，我们每天见到的光明难道在黑洞面前也要投降么？下面我们要仔细看看黑洞到底是什么样子的。
早在18世纪末，一位名叫约翰·米歇尔的英国天文学家就描绘过一种非常奇特的天体：
一个质量足够大并且密度足够大的恒星，会有非常强大的引力场，甚至连光线都无法逃逸！
任何从该恒星表面发出的光，在还没有达到远处的时候，便会被恒星的引力吸回去。我们虽然看不到它，但如果我们一点一点地向它靠近，就会发现时间的流逝正在逐渐地减慢，并最终定格在某一个点上，不再向前。
这将会是一种绝无仅有的神秘体验，如果你继续向前，就会被这个完全黑暗的天体在一瞬间吸附到它的肚子里去。
假如你还有幸活着，就会发现手表上的指针全部都在逆时针倒转。天哪，这就是传说中的时光倒流吗？
不过你不要高兴得太早，因为当这一切真的发生的时候，可怜的你说不定早就已经被某种不知名的强力压成肉饼了。
在人类对于时间与空间的认识还十分薄弱的时代里，科学家们不愿意承认米歇尔所说的这种天体的存在，也不愿意把精力浪费在这种类似于无稽之谈上面。但对于它的讨论在沉默了大约半个世纪以后，又被一位德国物理学家往事重提。
这位名叫卡尔·史瓦西的德国人，在1915年的《普鲁士科学院会议报告》中看到了爱因斯坦刚刚建立的广义相对论。他被爱因斯坦的理论所深深吸引，随后进行了一系列的研究。
史瓦西在研究中提到了一种有着奇异性的“魔球”。任何物体在“魔球”的面前都将被无情地吸附进去，光线也不例外。这种在相对论模型中得到的“魔球”，实际上就是对米歇尔所说的黑暗天体的重提。后来，美国物理学家约翰·惠勒为这种天体起了一个被人们沿用至今的名字——黑洞。
黑洞究竟是什么？这是一个至今仍让许多天文学家感到头疼的问题。我们没有办法通过直接的观测而发现它的存在，即便是在理论的研究上，也没有办法完全确定它的性质和形态。它就像一个隐形的怪物一样，困扰着一代又一代追求真理的人。
时空隧道你是谁
当我们打开故事书或者历史书的，总是会心潮澎拜，特别是看到那些关于我战争的描述。战败的人如果是我们心中暗暗支持的一方，立刻回觉得心中沮丧。你会常常这样想：如果我是那个将军，我一定要反败为胜。
也许你真的比那个失败的家伙聪明百倍，但遗憾的是，历史终究不会因为假设而发生改变。
假如有人告诉你，世界上真的存在能够让人自由往来于时空之间的隧道，你会相信吗？只要找到这样的时空隧道，你就能自由地穿梭于古代与未来之间，自然也就能够回到过去，帮助那个愚蠢的将军识破敌军的诡计，扭转败局，从而让历史改写。
提起时空隧道，人们几乎不约而同地想到了黑洞。它们实在是一种令人超乎想象的天体，不论什么物质，一旦被它们吸入腹中，就再也不可能被人们重新发现。但黑洞真的只是一个封闭的系统吗？在黑洞的那一头会不会有着另外一个不为人知的世界呢？
一些科学家也认为某些黑洞可能就是连接着两个不同世界的时空隧道。宇宙中的大多数星系都有着一个质量很大的黑洞中心，这似乎并不仅仅只是一个巧合，而是有着一定的合理性。或许各个星系中的巨大黑洞正是通往其他宇宙空间的隧道或者叫做桥梁。
然而问题的关键并不在于黑洞究竟是不是时空隧道，而在于我们有没有可能从黑洞中活着穿过。因为你很有可能刚刚被卷进黑洞，就已经变成一份滚烫的意大利面条了。
在那些充满科学幻想的文学作品中，主人公所乘坐的飞船经常会碰到一些九死一生的险境。然而就在代表正义的飞船将要被坏蛋们毁灭的时候，英雄的船长总会冒着危险打开一个时空之门，使飞船与队员们迅速地从中逃离。但打开时空之门不仅会耗尽飞船的所有能量，还有可能使飞船在失去能量保护的情况下遭受到时空风暴的重创。
船长打开的时空之门其实就是一个微型黑洞，而想要制造出一个可供巨大的宇宙飞船逃跑的黑洞，所需的能量是异常巨大的。这其实就相当于让飞船做了一次光速飞行。
按照爱因斯坦的能量计算公式，即使想要一个小质量的物体做光速运动，所需要的能量也会是一串令人晕眩的天文数字。
即便有一天我们彻底解决了宇宙飞船的能源供应问题，让飞船做光速运动仍然不是一件容易的事情。人们很难想象出究竟要什么样的材料，才能够承受住光速飞行中产生的各种压力。
让我们再回到那个故事中去，船长在迫不得已的情况下集中飞船最后的能量制造了一个微型黑洞。飞船通过黑洞穿越了时空，正义的一方最终化险为夷。但故事毕竟只是故事，事实上，在没有足够能量的情况下轻易进入黑洞，不但无法使飞船脱险，还会直接将飞船葬送在黑洞的漩涡里。
看来，想要驯服黑洞并把它们当做时空穿梭的工具似乎真得是一件不太靠谱的事情。于是有人另辟蹊径，认为每一个黑洞当中都可能包含着一个不一样的宇宙。我们所在的这个宇宙也存在于某个巨大的黑洞之中，连接不同宇宙时空的隧道也是黑洞。
黑洞似乎有点忙不过来了，在充当时空隧道的这件事上，它的兴趣显得并不是很大。要让这种坏蛋主动去帮助人们完成心愿，实在是不太容易了。
现在，如果面前真得出现了一个黑洞，要不要进去一探究竟还真是一件值得思考的事情，毕竟谁也不想为了一次不太靠谱的时空旅行，就白白地丢掉自己的性命。
黑洞的孪生兄弟
一提到瑞士，你首先会想到什么呢？
全世界最好的手表？高高的雪山？
假如你有一天能够去那里，你怎应该去日内瓦城看一看那里的著名人工喷泉。在没有风的日子里，喷泉能够达到140米的高度，而停留在空中的高大水柱则9吨之重。那场面真壮观。
实际上，宇宙中很可能也存在着这样壮观的“喷泉”，只不过它们喷射出来的不是水，而是高能物质。与黑洞的贪婪吝啬完全相反的是，这种被称为“白洞”的宇宙“喷泉”，慷慨得似乎有些过分。它们虽然也通过巨大的引力把附近的气体、尘埃以及能量储存在自己的周围，但却从不允许这些物质进入“洞内”。
科学家们假设白洞真实存在，它是与黑洞相对而言的“假想”天体。因为有能够不断“吸”的黑洞，就相对会有不断“喷”的白洞。
白洞能够不断地把内部的物质喷射出来，看上去既像一个巨大的喷泉，更像一座隐形的火山。喷涌而出的物质流，会与白洞外面的物质发生激烈的摩擦和碰撞，这个过程中所释放的能量，会比黑洞偷盗抢劫其他天体物质时所产生的能量还要高得多。
如果白洞喷射出来的是大量的反物质，那么当这些反物质与外面的物质相遇时，就会发生大湮灭。
从外形上来看，白洞有着与黑洞相似的封闭结构，就像是黑洞的一个孪生兄弟。但这两个兄弟的性情却有着巨大的差异，黑洞十分贪婪，连一丝光线都不肯放过；而白洞似乎有着某种天生的洁癖，绝不允许任何物质进入自己的体内，连光也会被排斥在外。
白洞虽然也有着像黑洞一样强大的引力场，但却仅仅只是将附近的物质吸附成一个环状结构，它并不从中摄取物质，相反还会不断地向外释放物质。不论是什么样的物质都只能从白洞中向外运动，而不可能从外面进入到白洞之中。
物质只能从黑洞进入，而无法再从中逃出，白洞却做了与黑洞完全相反的事情，这可真有意思。它们是如此惊人的相像，却又有着本质上的不同。
黑洞的物质与能量来自于对其他天体的贪婪吸附，白洞的物质与能量又来自于哪里呢？所有的天体都不可能在没有物质来源的情况下，永远保持像白洞那样高强度的自我牺牲，因为再巨量的物质储备也终究会有被耗尽的一天。
于是，人们就在大胆猜测，白洞的能量会不会来自于黑洞呢？依靠着黑洞所吸取的物质，白洞不就可以源源不断地向外输送能量了吗？假如真得是这样的话，黑洞与白洞就可能组成了一个相互联通的结构，就成了连体兄弟了。黑洞会将吸收来的物质，从它所在的宇宙中传递到白洞所在的另一个宇宙之中。也就是说，宇宙中有多少个黑洞，就应该存在着相同数量的白洞。当物质被黑洞吸入之后，会很快从白洞中被释放到另外一个宇宙空间之中啦。
不过，这些都只是猜测而已。白洞实际上是人们的假想出来的，目前并没有直接的证据可以用来证明它的存在。
再者，黑洞是大质量天体剧烈坍缩的产物，最终会存在一个理论上无限致密的奇点。就像一枚硬币的两面一样，白洞其实是对黑洞的一种反演，它也存在着一个类似的奇点，但却和黑洞做着完全相反的运动。承认黑洞存在的人，都明白黑洞是从无到有的；那么如果白洞存在的话，应该也是从无到有的，可是它又是怎么来的呢，是什么原因让它毫不吝惜地喷射物质呢？在研究这些时，我们又将陷入矛盾。看样子，宇宙留了很多秘密给现代的人来揣摩呢！