23. 关于时间旅行和引力波

出一个穿过苹果的洞，这样你就能有两条路径从苹果的一边走到另一边去：绕过苹果表面，或者通过虫洞抄近路。”

    索恩博士把宇宙比喻成苹果，而把读者比喻成蚂蚁，用这个简单的比喻，尤其是让小读者读懂他所要阐述的科学道理。不过，我们就在思考，宇宙看不见摸不着，究竟像什么东西？谁也说不清楚。

    索恩博士提出了一个问题：“宇宙能像这个苹果一样吗？在我们的宇宙中可能存在从一处连接到另一处的虫洞吗？如果有的话，这种虫洞在我们看来是什么样子的？”

    索恩博士认为，虫洞有两个入口，一边一个。他假设一个入口在伦敦的白金汉宫，另一个入口在加利福尼亚的海滩，而且入口的形状是球形的。关于入口的问题，索恩博士曾这样说：“窥探伦敦的入口，你能看到加利福尼亚海滩的无边波浪和摇曳的棕榈树。你的朋友窥探加利福尼亚的入口，他就能看到在伦敦的你，你身后是宫殿和卫兵。和水晶球不同，入口不是实心的。你可以一下子跨进伦敦的巨大球形入口，然后穿越某种奇异的隧道做短暂浮游之后，到达加利福尼亚海滩，可以和你的朋友一道冲浪一整天。拥有这样的虫洞不是很美妙吗？”

    在谈到未来人类是否能在太空中旅行的问题时，索恩博士说：“今天离开人类工程师能制造虫洞并维持其开放还有多远？很远很远。虫洞工程，如果终究可能的话，对于我们的难度就和洞穴人进行太空旅行一样。但是，对于非常先进的文明而言，掌握了虫洞技术，那真是太美妙了：它是星际航行的理想手段！”

    索恩在谈到关于时间机器的问题的时候，他是这样说的：“我们确实知道物理定律也许在两种方面阻止制造时间机器，而维护时序。首先，定律也许永远阻止最先进的工程师们收集足够的负能量去维持虫洞开放并让我们通过它。引人注目的是，斯蒂芬·霍金（用物理定律）证明了，所有时间机器都需要负能量，这就阻止制造任何时间机器，还不止是使用虫洞的时间机器。”

    索恩告诉大家：如果有人试图制造时间机器并去开动它们，可能会发生巨大的爆炸，并且在爆炸中也遭到毁灭。所以，索恩说：“最后的结论还不清楚。我们不能断定，物理定律是否允许非常先进的文明制造供星际旅行的虫洞，或者旅行回到时间过去的机器。”

    关于时间旅行，霍金和索恩曾经为了这个问题打赌。霍金说：“我不愿和其他任何人打赌。他也许来自未来并且知道时间旅行是可行的。”当然，这句话就当作是霍金的调侃吧！

    关于引力波，引力波又叫引力波暴，是约瑟夫·韦伯在1969年利用检测器观测到的，它是由真空的铝棒组成的。霍金在《我的简史》中说：“当引力波到来时，它会把东西在一个（垂直于波行进）的方向拉伸，而在另一个（垂直于波的）方向压缩。这就使这些棒以它们的共振频率——1660赫振荡，而捆扎在棒上的晶体会检测出这些振荡。”

    1970年年初，霍金来到离普林斯顿不远的地方见到了韦伯，并仔细检查了他观测引力波暴的检测器，那时候，他没受到过这方面的训练，他也看不出韦伯的检测器是对的还是错的。但是，韦伯宣布了惊人的结果。

    后来，霍金在《我的简史》中，在谈到引力波这个问题时，这样写道：“强大的足以激动韦伯棒的引力波暴仅有可能的源应是：一颗大质量恒星坍缩形成黑洞，或者两颗黑洞碰撞并且合并。这类事件的早先估计是大约每世纪一次，但韦伯宣布每天观测到一两次暴。这就意味着，该星系正以一种巨大的速率损失质量，星系存在期不可能一直维持这样的损失率，那样的话现在根本就没有星系留下。”

    霍金回到英国后，他和他的学生写了一篇文章，是关于检测引力波暴引力的。在这篇文章中，霍金和他的学生对检测设计提出了更好的想法。但是，事实却让霍金和他的学生失望了，因为没有人对观测引力波暴的检测器感兴趣，没有人愿意投资去建造这种东西。于是，霍金和他的学生采取了他们称之为鲁莽的行动，他们写了申请，并且交给了科学研究会，主要目的是申请资助，建造两台引力波暴检测器。

    为什么霍金要申请建造两台检测器呢？在《我的简史》中，霍金用他那一贯的理性语言告诉我们：“因为来自噪声和地球振动的假信号的干扰，观察至少两个检测器结果之间是否符合是必要的。”

    接下来，为了寻找可以做研究用的真空室，霍金的学生想到了利用战后存放剩余物资的地方来做实验室，霍金也在到处寻找适合做实验室的地方，两人分头寻找。最后，他们召开了一个科学研究会，用便宜的价格得到了办公室。很遗憾的是：霍金发现了还有一个小组在研究引力波暴，于是，他们果断放弃，收回了递交的申请。

    后来，霍金身体越来越不好，变成残疾人，成为根本不能搞实验的物理学家。而且，他也发现一个问题：一位物理学家想要在实验课题上有新的突破，是相当困难的。而且，要做一个实验，需要投入很多的时间和精力，一个人是完成不了的，必须有一个十几人或者几十人组成的团队，大家一起实验，一起研究，才能够取得成功。

    霍金觉得，他更喜欢研究天体物理学的理论，用他自己的话来说：“一个理论家可以在一个下午，或者在我的情形之下，上床之际突然得到一个想法，而独自地或者和一两位同事撰写论文，从而成名。”

    这让我想到电影《万物理论》的一个镜头：有一天，霍金在穿毛衣的时候，他透过毛衣，忽然想到了一种理论。本来，我以为，这是导演为了塑造霍金的形象而编造的故事。后来，我读了霍金的前妻简的自传《飞向无限》，才知道，这段故事是真实的，霍金确实在穿衣服的时候想到一种理论。

    从1970年以后，用来检测引力波的检测器越来越灵敏。美国已经拥有了两台检测器，虽然，这两台检测器比韦伯发明的检测器要敏感一千万倍，但是，令人遗憾的是，到如今，也没有检测到引力波。霍金开始庆幸，他选择了理论物理，而不是实验物理：“我非常高兴我仍是一位理论家。”