关于Hiro可以进行时间旅行以及使时间停滞的科学解释

三石头

［作者：nik_2006    转贴自：伊甸园    点击数：1866    更新时间：2007-2-26］              
                                    
  人物姓名： Hiro Nakamura
播出剧集：Heroes
能力：控制时间、空间的转换
演员姓名：Masayori Oka
性别： Male
出生地：Tokyo，Japan
人物剧照：

  

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      首先声明，本贴的目的是讨论剧中人物能力，对于演员本身的问题，比如演员国籍等问题，请急切想指责或者发表其它攻击性言论的人保持沉默。


      时间旅行一直以来都是人类的梦想，然而时间旅行理解起来可能并没有那么容易，尤其从科学上来讲，所以，对于Hiro可以进行时间旅行的解释，就需要首先从“时间旅行”这个科学概念开始讲起。
    时间旅行，通俗的讲起来就是可以回到我们的过去，或者来到我们的未来，爱因斯坦在他的“广义相对论”里面也阐释了时间旅行的一种可能性，即，如果一个物体运动速度达到了光速，而你正好在这个物体之上，就会发现时间对于你来说已经停滞了，当然，停滞是相对于没有处于这个物体之上的其他人来说的，因为你的时钟其实没有变慢，而是你相对于其他人，时钟比其他人变慢了，这既是所谓“运动速度越快，时间越慢”的解释，因此，当你乘坐这个物体回到你的出发点的时候，会发现原来与你同岁的人已经老去，或者死亡，而你根本没有什么变化，因为你的时间不过才几天而已。
      对于时间旅行的可能性，比如像Hiro这样随意的在各个时间里来去自如，在现今的科技最前沿，也是一项不可能完成的任务。著名的宇宙学家霍金曾经阐述过时间旅行的概念，在他的计算下，时间旅行也是遵从爱因斯坦广义相对论的，但是他提出了一个“时间点”的问题，即，时间在每个时刻都是一个时间点，如果进行时间旅行，就是到达一个你所希望的时间点上。
      除却霍金，其他在这个领域有深入研究的科学家还有其他观点，综合一下，我只说我自己总结出来的观点，可能其中涉及到许多科学家的研究成果，当然，后来会不免涉及到科幻的领域，在这里就不一一提及科学家的名字以及研究成果。
      其实在宇宙中，时间本身并没有意义，宇宙中充斥的是空间，而时间是我们人类对于宇宙物质运动和各种相互作用的一种感觉体验，是我们感知、认识周围环境的一种主观意向，时间的流逝就是我们用以衡量我们活动的一个工具。可以说我们人类的活动就是建立在时间这个主观概念上的，而宇宙的活动是建立在三种基本力的相互作用上。所以对于宇宙来说，我们人类所感知的时间，就是由“时间点”这种可以看到发展结构的物理结构支撑起来的，时间旅行的本质，就是从一个“时间点”到达另一个“时间点”，时间在宇宙中的物质性决定了时间也是基本稳定的，至少在宏观上是稳定结构，因此可以说每个“时间点”都是基本稳定的，打个比方，Hiro要从现在回到几周后的地铁上，那么他需要作的就是，从“现在”这个“时间点”跳跃到过去的“地铁”这个“时间点”上，因为“时间点”相对稳定，因此他的跳跃基本可以保证成功，因为每个“时间点”对应的所有“事件”因为“时间点”的稳定而稳定。然而所需穿越这个时间点之间的间隔就不是一件容易的事情了，时间在宇宙中也占据了空间，它每发展一个时刻，就要占用一段空间，因而几周时间也许占用的距离不是一个小数目，Hiro想在一瞬间穿越这个距离，并且不通过利用光速达到超越时间、让自己的感知时间停滞的方法，那么他需要穿越空间连线之间的“量子虫洞”（1）（关于量子虫洞请参看注释1），暂且不说穿越这个“量子虫洞”对于一个宏观的人来说难度有多大，我们假设Hiro可以轻易克服这个困难，那么时间旅行对于他来说就易如反掌了，所需要的只是找到他所需要的“时间点”，然后跳跃到这里。
      至于“时间停滞”这个概念，因为已经有了以上的理论基础，就可以进一步解释了，上面已经说了，时间是我们人类的感知方式，宇宙运动只是力的相互作用，外在表现为各种物质之间的相对状态，用我们人类的时间概念来解释，就是，这一时刻，物质相互之间的状态是这样，下一时刻，物质之间的状态是那样。相信我们都知道动画片的原理，动画片就是由一组静止的画面组成，我们的世界也可以理解为这样，这一时刻，我们的状态是这样，下一时刻，我们的状态是那样，虽然只是极其微小的改变，但是就因为这样，我们眼前的世界就运动起来了。这样说可能有些牵强，但对于理解宇宙运动有一定帮助。而Hiro停滞时间，需要做的只是把这个时刻我们世界的状态拿出来，无限延长我们对于时间流逝的感知，因为我们的感知经验，这个时刻总是伴随着下个时刻的到来的，而如果下个时刻没有到来，我们就感知不到时间的流逝，于是我们的世界“静止”了。对于Hiro来说，时间是他拿出来的，他本身感知的是自己的时间流逝，而其他人感知的是他拿出来的那个时间，因此对于他来说，其他人是处于静止的时空的，自己是运动的。其他人感觉Hiro是在人们自己的时间间隙运动的，而无法感知他在这个延长的时间点中的运动。Hiro在其他人“静止的时间”里对周围空间物体的改变也仅是对物质相对状态的宏观改变。
      这里看起来似乎对于Hiro所说的“时间裂缝”没有任何发生的可能，但是我们忽略掉的是Hiro对空间物质状态的改变，上文已经提到，时间占用了空间，而且表现为“相对稳定”，如果因为Hiro对时间点上发生的事情或者是物质状态改变太多，那么这种“相对稳定”就会遭到破坏，一点破坏造成下个时间点的再次破坏，一点一点积累下来，造成的破坏将是难以计数的，也是难以修复的，甚至就造成了“时间裂缝”，因为对于时间点的改变太多，而出现裂缝一般无法修复的差异断层。
      然而对于时间旅行，另一种很广泛的理论，就是“外祖父驳论”，即，如果你回到过去，杀了你的年轻的外祖父，那么就不会有你的母亲，也就不会有你，那就不会有你回去杀掉你的外祖父。这个经典的驳论就是对“时间旅行”的不可能性作证据的理论。不过有科学家对这个理论给予了解释，即，每个时间线在其发展中，每个时刻都会发生一个分叉，产生两个或者更多不同的事件结果，分别向各个方向发展，例如在一个时间点，你吃了一个苹果，而同时，另一条分裂出去的时间里，你没有吃苹果，这就是著名的“多宇宙”理论。这样，如果你回去，杀了你的外祖父，这个时间点就分裂了，一条时间线中，你杀了你的外祖父，而另一条时间线里，还和以前一样，你没有杀他，于是对于原来这条时间线，没有任何改变。而不是许多科学家所说的，会有物理定律和概率来阻止你杀他，比如正好被汽车挡住，或是错过了他之类的巧合原因。
      回到正题，Hiro可以将时间玩弄于鼓掌之间，抛去极难实现的那几个方面，将是非常可行的。


  QUOTE:
  注释1.量子虫洞：宇宙在量子层面上是极不平整的，是由许多不断发展变化的“泡沫”一样的量子组成，在这些量子的间隙，时间和空间将是扭曲、拈连甚至折叠的，量子虫洞就是其中一种折叠的空间，可以从一个空间直接穿越而过到达另一片空间。
  

关于Hiro空间转移能力的科学解释

      对于Hiro的空间转移能力，相比时间的控制来说要好理解的多，这里只需要把空间转移的原理说清楚，Hiro的能力就可以迎刃而解了。
      空间分为11层，一维空间既我们所知的线，一条线就是处于一维空间，而二维空间，就是平面，没有厚度的纯平面被叫做理想二维空间，三维空间即我们人类所处的这个空间，具有立体的空间，在我们的高层，是四维空间，五维空间……直至十一维，而普遍的看法是，四维空间就是三维空间的长、宽、高加上时间，组成了四维空间，但如果看过上面有关时间旅行的理论说明，就会发现，时间并不是宇宙的客观存在，所以这个说法有待商酌，我们暂且不用。至于四维以上的空间，科学家的普遍观点是，在宇宙爆炸的初期，除去五维空间，其它6个纬度也是一样充斥在空间中的，但是在随机概率的影响下，后6个纬度被卷曲，最终几乎封闭，直至卷曲到肉眼不看见的量子级别，需要一定的能量才可以将它们重新打开。我们讨论的空间转移仅仅局限于三维、四维空间中，因此其它纬度，或者还有比十一维空间更高级的空间，都可以忽略。
      霍金在阐述空间旅行的时候说过，光速不可逾越，而宽广的宇宙空间更是无法逾越，于是空间旅行成为了一件头疼的事情，想到离我们最近的一个恒星系，也得经过6光年的距离，这个距离的意义是，光每秒走30万公里，需要走6年，才能到达。因此，如果没有一个快捷的方法，我们连到达最近的恒星系都成问题。他提出一个观点，即“虫洞”。
      一张纸的两端有两个点，两点之间的连线最短就是直线，然而这是在二维平面中，在三维空间中，我们可以将纸折叠，两个点即可以重合，这样将使得两点间的最短距离达到几乎为0。同样的道理，三位空间两点间的距离也是直线，比如我们从地球到达天狼星，那么在四维空间中将我们的三位空间折叠，我们从地球道天狼星的距离将会无限缩小，直至理想状态的0。
      这样做的一个瓶颈就是，要使三维空间中打通一个贯穿四维空间的通道，将是难上加难，因为在量子效应的影响下，这个三维空间打通的“洞”将是十分不稳定的，而要打开一个足够一个人进出的“洞”也十分困难，这需要相当于几倍太阳质量的能量才能维持极小一段时间的通道畅通，况且，这个通道由于量子潮汐力，将会是致命的。
      还是假设我们的Hiro可以利用自己的能力轻易克服这些困难，那么他想随意在空间中转换，需要做的只是找到他想到达的地点，然后在四维空间中折叠三维空间中他所在的点和他将到达的地点，接着打通它们在四维空间中的通道，然后一钻，成功。

  

关于Hiro空间转移能力由宏观物体的“量子态”实现的可能性

      如果按照常理，宏观物体在瞬间转移到另外一个地方，没有上篇文章讨论的那种方法作为保证的话，还有没有其他方法来实现呢？
      答案是，有的。这就是宏观物体的微观性现象。我们都知道微观粒子所表现出来的许多特性是宏观物体所无法表现出来的，比如粒子的衍射现象，从一个很窄的缝隙中穿过单个电子，打到荧光屏上的图案经过积累和一大片电子打到上面的图案是一样的，这说明电子其实是同时具有粒子性又具有波的性质，科学家将这种性质命名为“波粒二象性”，如果每一个粒子都是具有波粒二象性，那么无数粒子聚集到一起组成一个宏观物体的时候会发生什么？很明显，宏观物体是基本稳定的，不会在一段时间内发生大的变化。那么到底要怎么解释这种现象呢？这就用到了现今最前沿的科学领域：量子力学理论。
      在量子的世界中，我们必须要做到两点，才能理解这个世界的不同寻常，第一点，放弃所有我们已经具有的现实世界的常规知识；第二，对以下所提到的知识，你只需要接受，不需要问为什么，就像我们刚开始学习这个世界的物理常识的时候我们也不会问为什么，因为世界本身就是这个样子。
      在量子的世界中，没有时间的概念，没有因果的概念，也没有距离的概念，两个相距几光年的量子，因为一个量子的自旋状态改变，另一个与它反自旋的量子也会在同时改变自己的自旋状态，完全超越了时间、空间的传统概念。而量子所处的空间也没有任何限制，一个量子可以说它处于全部的空间，就好比，一定体积的气体，被封闭在一个立方体中，那么气体所占的空间就是这个立方体，而如果只有一个气体分子在这个立方体中，这个气体分子所占的空间也还是这个立方体这么大，量子就是这样，一个量子，理论上它所占的空间就是整个宇宙。
      著名的“薛定谔的猫”所描述的就是一个量子力学普遍讨论的问题：存在性。它的内容是这样的：一只猫、一块半衰期很短的放射性物质、一瓶毒气被封闭在一个箱子中，放射性物质一但衰变到一半，就引发机关，打碎瓶子。在某一时刻，在外面的人不知道箱子里面是否已经充满了毒气，猫是否已经被毒死，这就出现了两种情况，一种是，猫没有被毒死，一种是，猫已经被毒死，这就是处于“量子态”，而一旦有人观察箱子里的猫，状态就立即被确定，被称为“量子态的塌缩”，猫从一个不确定的“量子态”因为有了观察者而“塌缩”为确定的死亡状态或者仍然活着的状态。
      另外还有一个试验，一个球在一个有个挡板的长盒子里来回滚动，当你放下挡板，球可能在左边，也可能在右边，如果你不观察，就不知道球在哪一边，球就处于“不确定”的“量子态”，而一旦你打开盖子观察，球的状态立即“塌缩”为确定的状态。那么如果你不观察，你就可以说球可能在左边或者球可能不在左边。这个实验也基本可以表现出量子的基本特性。
      而现实是，量子的状态就是这样，可能在那里，也可能不在那里，因为一个量子所处的空间是整个宇宙，“它”可能在任何地方出现。只需要你观察，便确定了状态。而一旦宏观物体表现出“量子态”，其实需要的也只是一个“观察者”。
      那么实现量子的瞬间转移就容易多了，只要让量子处于“量子态”，一个观察者在想要让量子出现的地点观察量子，它既“塌缩”为“在这里”的“确定态”。而到底是“在”还是“不在”，几率就是十分巨大的50%。
      现在回到正题（终于回到正题了……），Hiro如果想要以自己十分“宏观”的身体来表现出“量子态”并最终“塌缩”为确定态，那么他需要的观察者就不能是外部的任何人，因为一旦外部的某个人在某个错误的地点和时间作为了观察者，那么Hiro就无法到达自己想要去的正确时间和地点，他转移需要的观察者就是自己。目前对于自己作为自己的观察者没有一个确定的理论支持和理论解释，但是我们可以假定，Hiro的能力可以轻易克服这样的困难。而他想要利用量子的微观特性来控制身体这个宏观物体的瞬间转移，就易如反掌了，自己作为自己的观察者，不用担心的就是“在”还是“不在”的几率问题，因为自己完全可以掌握自己在哪里出现。


  
                    
                     

游客『三石头』于2007-2-27 22:35:34发表评论：	评分：3分
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