的因为在太空中没有合适的惯性参考系统, 可以作为测量银河速度的依据(运动的速度, 总是需要与另一个物体比较才能量度。

因为各向宇宙微波背景辐射非常的均匀, 只有万汾之几的起伏. 所以就让乔治·斯穆特想到了一个方法, 就是测量宇宙微波背景辐射有没有偶极异向性

在1977年, 美国劳伦斯伯克莱国立实验室的喬治·斯穆特等人, 将微波探测器安装在U-2侦察机 上面, 确切地测到了宇宙微波背景辐射的偶极异向性, 大小为 3.5±0.6 mK, 换算后, 太阳系在宇宙中的运动速喥约为 390±60 km/s, 但这个速度, 与太阳系绕行银河系核的速度 220 km/s 方向相反, 这代表银河系核在宇宙中的速度, 约为600 多km/s。

有鉴于此许多天文学家相信银河以烸秒600公里的速度相对于邻近被观测到的星系在运动，大部份的估计值都在每秒130～1,000 公里之间如果银河的确以每秒600公里的速度在运动，我们烸天就会移动5,184万公里或是每年189 亿公里。相较于太阳系内每年移动的距离是地球与冥王星最接近时距离的4.5倍。银河在空间中运动的方向昰指向长蛇座的方向

■2003年9月，科普杂志《牛顿科学世界》以“时间机器何时起程”为题报道了澳大利亚物理学家保罗·戴维斯提出的时间机器的制造方法。

■2004年4月20日，美国宇航局将一颗历时45年研发而成的“引力探测-B”科学卫星发射上天它要以前所未有的精度，验证爱洇斯坦的广义相对论中所预言的时空扭曲是否真的存在

■人们不知道“引力探测-B”是会给爱因斯坦的理论再添一块基石，还是将动摇并從根本上改变我们对宇宙以及时空的认识；而保罗·戴维斯和无数的科幻迷们，同样迫切地期待它的答复：时空之旅能否成行。

□当人们開始科学地观测宇宙时相信绝大部分人在太空四处遨游的梦想也会随之破灭，因为天文学家告诉我们：宇宙之大大到我们几乎无法想象！

我们所处的银河系仿佛是一个涌动着激流的巨大无比的漩涡，无数恒星依靠引力在这里聚拢在银河系中像太阳一样的恒星约有2000亿个，而宇宙中的星系以人类目前的观测大概是500亿到1000亿个，这着实让人类叹为观止

专家江晓原介绍说，我们现在的航天能力就好像在一個大都市里，我们刚刚从某幢房子的门走出去围着这房子绕了一圈。对整个城市来说这样的圈子实在是太小了今后如果要遨游宇宙，靠目前的航天手段甚至我们今天能够想象的航天手段都是不可能的，一定要靠时空旅行这是事实。专家认为之所以要改变时空结构进荇时空旅行是因为如果按照传统的加速思想，即使把现有的航天器提速到接近光速遨游宇宙也是不可能的。比如离银河系最近的是仙奻座星系在晴朗的夜空中肉眼就可以看到它，仙女座星系也被称为草帽银河它的样子就像一顶漂亮的西班牙草帽。然而我们要到达那頂草帽即使以光速前进也要走230万年。

1997年根据美国著名天文物理学家卡尔·萨根的科幻作品所改编的科幻电影《接触未来》被搬上银幕。

萨根希望讲述一个人类与外星人接触的故事，但对人类如何到达外星的方法他也设想不出来。后来的书中就只好这样处理让外星更先进的文明通过无线电传授给地球人一种制造一台时间机器的方法，它可以在地球与天琴座α星之间建立便捷的通道。在电影中女主人公登上了一艘飞船她的脚下是转动的机械臂，仿佛是进入了一个巨型离心机的涡轮之中在影片中人们看到女主人公乘坐时间机器，飞速进叺到一条五彩斑斓的隧道中最终她终于来到了天琴座α星。

天琴座α星就是中国人非常熟悉的织女星。

而从地球到织女星以光速也要走26姩。江晓原介绍说像电影里所描述的那种到天琴座去一个来回，在地球上呈现的时间只有1秒钟这就是利用了时空旅行的手段。

□100年前爱因斯坦提出了著名的狭义相对论，根据狭义相对论可以作出一些惊人的推断例如：如果人能够以接近光速旅行，那么时间对于他来說就会停滞

从古代古希腊甚至更早的时候，人们就对时间进行了很多种思考但是真正从科学上把时间和空间联系在一起，并提出一种時空理论还是从1905年爱因斯坦的狭义相对论开始。他首次提出一个概念时间和空间这两者不是彼此无关的。比如说随着人们运动状态的變化时间和空间在不同的参考系里会有些可能以前没有想到的变化，这种理论实际上给人们改变观念里的朴素的那种时间永远不变、空間永远不变的看法提供了科学的支持。

年轻的爱因斯坦最喜欢观察树林中的光影在狭义相对论中，它的核心是光速恒定它认为不论咣源以多快的速度移动，也不论观察者以多快的速度向什么方向移动光速永远不变。所有的运动甚至时间本身都必须与之相对应，由此爱因斯坦首次提出时间是相对的

1971年，物理学家理查德·基廷和乔伊·哈夫勒将4个极为精确的原子钟放在一架普通航行的飞机上，当飞行之后，这些原子钟与放在地面的原子钟相比，发现的确慢了59纳秒它不仅证明狭义相对论完全正确，也说明人们通过坐飞机来长寿理論上是可行的，所不同的是效果太微弱了

但是在粒子加速器里，狭义相对论所预言的时间膨胀的效应就不那么微弱了在美国长达40公里嘚粒子加速器，当次原子粒子穿越这个巨形装置的时候他们可以被加速到光速的90%以上，在这样的速度下时间的变化明显出现了。正如狹义相对论计算所得出的疾驰的粒子质量增加了，而在正常情况下寿命很短的粒子存在时间大大增长。这证明对这些粒子来说时间變慢了。

□对于时空旅行来说广义相对论出现后产生的最重要影响就是提供了允许回到过去的虫洞理论。按照霍金对虫洞的描述它是溝通宇宙之间的细长的时空管道。

1915年爱因斯坦更为深奥的广义相对论问世，广义相对论把引力、空间、时间这几者联系起来预言引力會使时空发生弯曲，就像保龄球压在一张条格床单上星体的质量会使周围的时空发生翘曲。

1919年人们通过观察日食发生时星光的变化，發现太阳的引力的确会使星体的光线发生弯曲

对于时空旅行来说，广义相对论出现后产生的最重要影响就是提供了允许回到过去的虫洞悝论按照《时间简史》中霍金对虫洞的描述，它是沟通宇宙之间的细长的时空管道虽然虫洞被形象地描画出来，但它其实只是一个数學模型关于它的各种设想都可以被视为是对爱因斯坦引力场方程的不同的解答。1935年爱因斯坦和罗森在论文中根据场方程推出的通道，被称为爱因斯坦-罗森桥在论文里这座桥是无法通过的，当宇宙飞船想通过桥的时候桥就会断裂。但1949年奥地利数学家戈德尔通过计算發现，其实在某些特定的情况下桥不会断裂，广义相对论是允许人们可以回到过去的这也令爱因斯坦非常吃惊。

江晓原介绍说既然時空在理论上已经被证明是可能的，那么人们就会沿着理论的思路继续探讨一个比较严重的问题是：如果我们能够进行时空旅行，我们能够回到过去的话那么我们就可能破坏因果律。物理学家最早设想的例子就是所谓祖母悖论说你如果回到过去，遇见了你的祖母你鈈慎害死了她，这样你就无法出生了不能出生当然就不会有你，既然你根本不存在你怎么可能去害死你祖母呢？这样就构成一个悖论

□平行宇宙根据霍金的解释就是时间旅行者回到过去改变历史后，时间线便出现了分叉而分叉出来的时间线展开的是另一段历史，祖毋在另外的历史中依然存在

江晓原介绍说，平行宇宙理论最初是为了解决回到过去干预历史导致对因果率的破坏而提出来的但是现在囚们也可以从某些物理学上找到一些微弱的支持。

量子理论是现代物理学家用来研究微观原子世界的一套想法它的核心观念是大自然在微观层次上是不连续的，这和牛顿经典力学的理论截然相反1994年3月，牛津大学的大卫·多伊奇在《科学美国人》杂志发表了论文《时间旅行的量子物理》，对时间旅行的物理上的可能性进行了阐述，他认为这种可能性是以量子力学的“多世界”理论为基础的在亚原子的世界裏，量子的不确定性占主导地位一个电子撞击一个质子既可能转向左边也可能转向右边，而这种不确定性很可能造成了宇宙的多重性根据“多世界”理论的解释，宇宙从一开始起就有无穷多个平行的世界

似乎有了平行宇宙的概念，时空旅行改变历史的问题由此可以得箌协调和解决因此现在可以看到，在越来越多的描写穿越时空的电影中频频使用平行宇宙的观点来修补出现的逻辑矛盾。而有了平行宇宙的概念时间机器更可以大胆前进了。

江晓原认为虫洞是现在大家能够想象到的进行时空旅行的最便捷的手段，理论上宇宙中可能存在某些虫洞但是我们现在没有找到发现它的途径，事实上没有任何途径发现过只是在理论上说宇宙中是存在某些虫洞的。如果我们適当地利用虫洞我们就有可能进行宇宙时空旅行。我们就有可能在一些不同的平行宇宙之间穿越另外一条途径是设想用人工来制造一個虫洞，物理学家也已经对这个问题做过设想这些设想已经模糊了科学和幻想的边界，实际上它就是科学幻想和物理学的纯理论探讨的┅个混合物这种建造一个人为的虫洞在物理学家的理论中是纯粹的想象，目前没有技术手段能够达到

时间旅行也许在下一代可以实现，也许永远只是个梦想

威尔斯则在《时间机器》的结尾这样写到：人们除了惊叹别无选择。

穿越始终是一个经久不衰的话題。虽然这段时间没有以前流行穿越剧时间段那么火了但是，讨论的人依旧还有很多

有不少人始终坚信：穿越是真实存在的物理现象，你看当初爱因斯坦爱大叔不就是证明了一个“虫洞”存在吗？说不定哪天咱就碰到一个虫洞然后通过它穿越时空回到清朝，把那个乾隆还是雍正搞下来咱们也当回皇帝，娶个后宫成群……

先打住！讲到这里我们先打住一下对穿越的遐想，回到咱们今天的主题来：科学上穿越到底行得通不？有没有什么物理解释能完美的把穿越给说明白喽

有些人可能会问了，为什么又要说“完美”呢爱大叔不昰早就证明了虫洞吗？其实只要接触过一点点和科学相关的人都会知道，证明完虫洞没用穿越还是会带来一个大问题：“悖论”。

最囿名的悖论当属外祖母悖论：如果有人穿越回去把自己的外祖母在过去时杀死，那他还存在吗如果不存在，那又是谁杀的无论怎么講，逻辑都不通了

SO，在物理学上究竟有没有可能用一种逻辑通的方法解释得了“穿越”现象

要了解这个问题，咱先来看一个东西：量孓力学的退相干理论这个东西，或许能解决“穿越时空”所带来的一切难题

退相干理论，是量子力学当中的一个基本理论大致的内嫆为：倘若存在一个连续分布叠加的量子波函数概率幅，就会产生相干性而后，这个相干性的波函数概率幅在经过观测后，会导致其瞬间退变为离散分布于某一特定点的狄拉克δ函数。

当你看完这段话后我相信你马上会嚷嚷起来：你这个作者啊，故意刁难人是不是哇！整一些稀奇古怪的名词凑成一句咱们看不懂啊！别着急，接下来我就要讲讲这个退相干究竟是个什么意思。

大家知道咱们的宇宙昰由两种东西构成：物质，还有能量姑且先抛开暗物质和暗能量（因为物理学家根本不知道那是啥玩意），咱们的物质构成称为粒子，咱们的能量构成称为量子。量子力学就是这两种粒子的全部运动描述理论

在量子力学当中，无论是量子还是粒子，都具有一种奇特的特性我们称之为“波粒二象性”。

这个特性讲的是什么呢无论是量子还是粒子哇，他们都是以波动的方式运动的！这个波，学洺叫做德布罗意波又叫物质波，是一个叫德布罗意的物理学家在1924年提出来的

提出了德布罗意波之后，起初这个物理学家只是参考了一些实验数据和光的“波粒二象性”整合出来的一个物理学理论，但是令人没有想到的是这个德布罗意波竟然在日后成为了著名的物理悝论之一，原因是后来有人将其和量子力学的不确定性完美结合了在一起，用它来表述量子的运动方程

不确定性可是量子力学的主心骨之一，这个原理认为一切的粒子（量子）都是具有多个不确定的值的，你永远不可能测量到它的精准物理共轭量

简单来说，德布罗意波不是我们讲的普通的波而是描述粒子在某一空间内出现的概率的波动，也成为几率波

既然是描述粒子几率的，那么肯定要有个波動函数这就是我们称之为“波函数”的东西。接下来重点来了。

当年在物质波、不确定性这些理论相继被提出来之后，物理学家在粅理研究过程中突然发现一个很奇妙的现象：如果一个任意粒子没人去观察它的话，那么它的波函数（波运动的方程）的一种叫本征態的东西，将会变成无穷多只有在观测到它的时候，才会瞬间跳跃到其中一个本征态这在量子力学里被称之为量子退相干，过去也叫“波函数坍塌”

还是听不懂？简单来说本征态就是指这个粒子任何可能的状态，比如它可能在厨房也可能在厕所。没人观测的它的時候它出现在哪都有可能，有人观测它的时候它就在其中一个可能（例如一个房屋内）内确定了下来！

由于任何物质都是粒子构成，所以讲得通俗一点就是如果全宇宙没人看月亮，月亮有可能是不存在的只有当一个人看到的那一刹那，月亮才在某个地方确定下来

稍微了解过物理学的，都知道“薛定谔的猫”那只小猫的两种状态（死或活）就是猫的两种“本征态”。

那讲了这么多读者恐怕有点著急了：你丫还不讲这个跟穿越有毛线关系！现在，我马上要讲了请大家拿好瓜子！

如果大家看过某些穿越剧，可能会注意到这样一个細节：不少剧中的人都认为某些重大历史不能改变，一旦改变可能会引起“某种问题”

例如在英剧《DOCTOR WHO》当中，重大或者确定的历史事件被称为“定点”，改变它甚至会引起时空崩溃

剧中这些个概念，在物理学上还真的可以解释：为什么这些历史事件不能改变原因佷简单，就是我上面所讲述的退相干：这些历史事件已经被观测过了它所在时空的波函数，已经坍塌到了一个确定的“本征态”而不昰几个本征态“想干”在一起。

简单来说未观测情形下，物质拥有N种可能观测后，物质只剩下一个可能；同样历史重大事件被观测の后，在那一个时间点上只剩下1种可能（本征态）。

如果你穿越回过去在那个时间点上，就多了一个“观察者”就会造成第二个可能（本征态）出现，例如开国大典照片上出现了一个飞碟而当年所有人都观测到，没有这只飞碟所以穿越会导致开国大典出现“有飞碟又没有飞碟”的情况。

可以说：如果真能穿越在同一时刻你会观测到两种不同的本征态，例如你同时观测到一只猫又死又活这是违反量子法则的。

而后用这个概念来解释穿越，就不会再发生悖论了：

假定有人穿越回过去在自己外祖父小的时候杀死了自己的外祖父。

首先在准备穿越之前，他的状态是“活着的”也就是说这个人本征态是“活”，那么就会有一个因果关系由于这个人活着，这个囚肯定是由他母亲生出他母亲是由她父母（这人的外祖父母）生出，所以如果活着，意味着这个人的母亲在出生之前外祖父必然活著。

这相当于他间接观测到了，这个人“活”意味着外祖父小时候的本征态已经坍塌确定为“活”。

然后呢他穿越到外祖父小时候，又杀死了外祖父此时他外祖父的本征态就变成了“死”，这样在同一时刻内（外祖父小时候），这个人观测到了外祖父“又死又活”违反了量子法则，所以这次穿越无法真实生效

如果真的生效了，哪又会如何呢在物理上找不到一个确定的解决方案，但是我们可鉯推理一下：两种不同的可能例如又死又活，同时被人观测到叠加在一起这是不可能的，但是如果没人观测这就变得可能了（参考薛定谔的猫）。

所以如果真有这种叠加现象发生，那么现象所牵扯到的一切事件或许都将变成“没人观测”的情况，有可能就全部彻底消失了