23. 關於時間旅行和引力波
霍金曾在《果殼中的宇宙》這本書中提出過一個問題：“時間旅行可能嗎？一種先進的文明能返回以前並改變過去嗎？”
時間旅行，聽上去是很奇妙的事情，很多科幻迷都會想一個問題：人真的能旅行到過去嗎？1990年，基帕索恩提出一個觀點：通過蟲洞也許可能旅行到過去。對於這個觀點，霍金認為：關於時間旅行，是值得去研究的，也就是說，時間旅行是否符合物理定律。
在《果殼中的宇宙》一書中，霍金寫道：“我的朋友兼合作者基帕索恩和我打過許多賭。他不是一位人云亦云的物理學家。這種品格使他具有勇氣成為討論時間旅行的實際可行性的第一位嚴肅的科學家。”
我在網站搜索時間旅行，卻意外發現了一個關於時間旅行的趣事：2009年6月28日，這是一個普通的不能再普通的日子，霍金髮出請柬，邀請時間旅行者參加他舉辦的派對。遺憾的是，雖然桌子上有烤麵包和香檳，卻沒有一個人來參加派對。後來，霍金公開說：時間旅行派對就是一個實驗，沒人來參加派對就是證據：時間旅行是不能實現的。
霍金在參加派對活動的現場還拍攝了照片，並且上傳到視頻網站上。在接受記者採訪時，霍金說：“愛因斯坦提出自己的觀點，他說時間旅行是能實現的，那必須要扭曲時空，但是，扭曲時空是很可怕的事情，它可能摧毀時空。”
在談到時間旅行這個話題，霍金在他的自傳《我的簡史》中寫道：“由於幾個原因，公開思考時間旅行是微妙的。如果報界得知政府資助時間旅行的研究，那就會引起抗議，責備政府浪費公幣，或者要求研究歸類于軍事用途。畢竟，如果其他國家已擁有時間旅行而我們卻沒有，那我們如何保護自己？”
通過蟲洞去旅行，的確是一個大膽的想法，不過，還是覺得像科幻片里的情節。早在1689年，牛頓爵士就開始研究時間，他當年就是劍橋大學的盧卡斯教授，經過研究，他得出這樣一個理論：時間是前進的，不會回到過去的年代。
關於時間旅行，霍金提出了自己的觀點，他在《我的簡史》一書中寫道：“允許這種情形發生的一種可能性是蟲洞，這是可以把空間和時間中不同區域相連接的假設的時空管子。意思是你邁進蟲洞的一個開口，而從處於不同空間和時間的其他開口邁出。”
霍金教授說：對於時間旅行者來說，必須通過蟲洞來實現，如果它們存在的話。究竟在宇宙中是不是有蟲洞存在？這確實是個值得研究的問題。假如，存在蟲洞，一個人就可以通過蟲洞到另一星系了嗎？
在研究這個問題的時候，霍金在《我的簡史》中提出了自己的觀點。他說：“人們可以證明，如果蟲洞存在，你還能使用它們回到你出發之前。如果你回到過去，在你父親被孕育之前就把你祖父殺死，將會發生什麼？那麼你在目前的狀態下存在嗎？如果答案是否定的話，那就表示你不存在，也不可能回到過去殺死你祖父。”
有些人夢想通過時間旅行回到過去的時空，或者通過時間旅行去往未來的時空，並且還想改變歷史，那都是不可能的事情。霍金在《我的簡史》中提出一個問題：“物理定律是否允許蟲洞和時空彎曲到這種程度，使得諸如太空飛船這樣的宏觀物體能夠回到它自己的過去。”
霍金在三種水平上回答了能不能進行時間旅行的問題。先來談談第一種水平，那就是愛因斯坦的經典理論：廣義相對論。在談到這個問題的時候，霍金給出的回答是這樣的：“對於經典廣義相對論，我們對於時間旅行可能會如何運作有個相當完整的圖像。然而，我們知道，經典理論不可能完全正確，因為我們觀察到，宇宙中的物質受漲落支配，而它的行為不能被準確地預言。”
第二種水平是什麼呢？霍金稱它為半經典的理論。他在《我的簡史》中寫道：“20世紀20年代所謂量子論的範式得到發展，它被用來描述這些漲落並量化該不確定性。因此，人們可在這稱為半經典理論的第二種水平上詢問有關時間旅行的問題。人們在這種水平上考慮經典時空背景下的量子物質場。這裏的圖像較不完整，但至少我們擁有了某些如何前進的見解。”
在很多科幻電影裏，常常會出現這樣的場景，人類做時間旅行，都要先建造一台時間機器。在談到藉助時間機器進行時間旅行的問題時，霍金給了我們一個否定的回答，他在《我的簡史》裏寫得很詳細：“然而現在人們可以質問：一種先進文明為了翹曲時空以建造一台有限大小的時間機器需要哪種物質？它能到處都具有正的能量密度，正如在宇宙弦時空中一樣嗎？人們或許想像，可用宇宙弦的有限的圈建造一個有限的時間機器，並使處處的能量密度為正。”
接下來，霍金就告訴大家：如果想利用時間機器返回過去，肯定會失望的，因為根本做不到。霍金用輕鬆的話語在《我的簡史》中告訴讀者：“這是一個物理學家可自由討論而不被嘲笑輕蔑的問題。即使最後結果是時間旅行不可能，我們理解為何它是不可能的也很重要。我們對完全的量子引力論所知不多……時空背景的量子漲落可在微觀尺度上順利創生蟲洞和時間機器，但是根據廣義相對論，宏觀物體不能回到它的過去。”
霍金教授在經過一番推理和分析之後，在《我的簡史》中對時間旅行下了最終的結論：“即使在將來發現了某種不同理論，我認為時間旅行將永不可能。如果那是可能的，時到如今，我們早就該備受來自未來的旅客的蹂躪了。”
關於時間旅行，霍金的合作者、美國加州理工學院博士基珀S索恩在談到蟲洞和時間旅行的問題時，舉過一個有趣的例子：“你把自己想像成一隻螞蟻，生活在一個蘋果的表面上。蘋果用一根線懸在天花板之下，線細到你不可能攀援上去，這樣蘋果的表面就是你的整個宇宙。你不能到任何其他地方去。現在想像一條蟲咬出一個穿過蘋果的洞，這樣你就能有兩條路徑從蘋果的一邊走到另一邊去：繞過蘋果表面，或者通過蟲洞抄近路。”
索恩博士把宇宙比喻成蘋果，而把讀者比喻成螞蟻，用這個簡單的比喻，尤其是讓小讀者讀懂他所要闡述的科學道理。不過，我們就在思考，宇宙看不見摸不着，究竟像什麼東西？誰也說不清楚。
索恩博士提出了一個問題：“宇宙能像這個蘋果一樣嗎？在我們的宇宙中可能存在從一處連接到另一處的蟲洞嗎？如果有的話，這種蟲洞在我們看來是什麼樣子的？”
索恩博士認為，蟲洞有兩個入口，一邊一個。他假設一個入口在倫敦的白金漢宮，另一個入口在加利福尼亞的海灘，而且入口的形狀是球形的。關於入口的問題，索恩博士曾這樣說：“窺探倫敦的入口，你能看到加利福尼亞海灘的無邊波浪和搖曳的棕櫚樹。你的朋友窺探加利福尼亞的入口，他就能看到在倫敦的你，你身後是宮殿和衛兵。和水晶球不同，入口不是實心的。你可以一下子跨進倫敦的巨大球形入口，然後穿越某種奇異的隧道做短暫浮遊之後，到達加利福尼亞海灘，可以和你的朋友一道衝浪一整天。擁有這樣的蟲洞不是很美妙嗎？”
在談到未來人類是否能在太空中旅行的問題時，索恩博士說：“今天離開人類工程師能製造蟲洞並維持其開放還有多遠？很遠很遠。蟲洞工程，如果終究可能的話，對於我們的難度就和洞穴人進行太空旅行一樣。但是，對於非常先進的文明而言，掌握了蟲洞技術，那真是太美妙了：它是星際航行的理想手段！”
索恩在談到關於時間機器的問題的時候，他是這樣說的：“我們確實知道物理定律也許在兩種方面阻止製造時間機器，而維護時序。首先，定律也許永遠阻止最先進的工程師們收集足夠的負能量去維持蟲洞開放並讓我們通過它。引人注目的是，斯蒂芬霍金（用物理定律）證明了，所有時間機器都需要負能量，這就阻止製造任何時間機器，還不止是使用蟲洞的時間機器。”
索恩告訴大家：如果有人試圖製造時間機器並去開動它們，可能會發生巨大的爆炸，並且在爆炸中也遭到毀滅。所以，索恩說：“最後的結論還不清楚。我們不能斷定，物理定律是否允許非常先進的文明製造供星際旅行的蟲洞，或者旅行回到時間過去的機器。”
關於時間旅行，霍金和索恩曾經為了這個問題打賭。霍金說：“我不願和其他任何人打賭。他也許來自未來並且知道時間旅行是可行的。”當然，這句話就當作是霍金的調侃吧！
關於引力波，引力波又叫引力波暴，是約瑟夫韋伯在1969年利用檢測器觀測到的，它是由真空的鋁棒組成的。霍金在《我的簡史》中說：“當引力波到來時，它會把東西在一個（垂直於波行進）的方向拉伸，而在另一個（垂直於波的）方向壓縮。這就使這些棒以它們的共振頻率——1660赫振蕩，而捆紮在棒上的晶體會檢測出這些振蕩。”
1970年年初，霍金來到離普林斯頓不遠的地方見到了韋伯，並仔細檢查了他觀測引力波暴的檢測器，那時候，他沒受到過這方面的訓練，他也看不出韋伯的檢測器是對的還是錯的。但是，韋伯宣佈了驚人的結果。
後來，霍金在《我的簡史》中，在談到引力波這個問題時，這樣寫道：“強大的足以激動韋伯棒的引力波暴僅有可能的源應是：一顆大質量恆星坍縮形成黑洞，或者兩顆黑洞碰撞並且合併。這類事件的早先估計是大約每世紀一次，但韋伯宣佈每天觀測到一兩次暴。這就意味着，該星系正以一種巨大的速率損失質量，星系存在期不可能一直維持這樣的損失率，那樣的話現在根本就沒有星系留下。”
霍金回到英國后，他和他的學生寫了一篇文章，是關於檢測引力波暴引力的。在這篇文章中，霍金和他的學生對檢測設計提出了更好的想法。但是，事實卻讓霍金和他的學生失望了，因為沒有人對觀測引力波暴的檢測器感興趣，沒有人願意投資去建造這種東西。於是，霍金和他的學生採取了他們稱之為魯莽的行動，他們寫了申請，並且交給了科學研究會，主要目的是申請資助，建造兩台引力波暴檢測器。
為什麼霍金要申請建造兩台檢測器呢？在《我的簡史》中，霍金用他那一貫的理性語言告訴我們：“因為來自噪聲和地球振動的假信號的干擾，觀察至少兩個檢測器結果之間是否符合是必要的。”
接下來，為了尋找可以做研究用的真空室，霍金的學生想到了利用戰後存放剩餘物資的地方來做實驗室，霍金也在到處尋找適合做實驗室的地方，兩人分頭尋找。最後，他們召開了一個科學研究會，用便宜的價格得到了辦公室。很遺憾的是：霍金髮現了還有一個小組在研究引力波暴，於是，他們果斷放棄，收回了遞交的申請。
後來，霍金身體越來越不好，變成殘疾人，成為根本不能搞實驗的物理學家。而且，他也發現一個問題：一位物理學家想要在實驗課題上有新的突破，是相當困難的。而且，要做一個實驗，需要投入很多的時間和精力，一個人是完成不了的，必須有一個十幾人或者幾十人組成的團隊，大家一起實驗，一起研究，才能夠取得成功。
霍金覺得，他更喜歡研究天體物理學的理論，用他自己的話來說：“一個理論家可以在一個下午，或者在我的情形之下，上床之際突然得到一個想法，而獨自地或者和一兩位同事撰寫論文，從而成名。”
這讓我想到電影《萬物理論》的一個鏡頭：有一天，霍金在穿毛衣的時候，他透過毛衣，忽然想到了一種理論。本來，我以為，這是導演為了塑造霍金的形象而編造的故事。後來，我讀了霍金的前妻簡的自傳《飛向無限》，才知道，這段故事是真實的，霍金確實在穿衣服的時候想到一種理論。
從1970年以後，用來檢測引力波的檢測器越來越靈敏。美國已經擁有了兩台檢測器，雖然，這兩台檢測器比韋伯發明的檢測器要敏感一千萬倍，但是，令人遺憾的是，到如今，也沒有檢測到引力波。霍金開始慶幸，他選擇了理論物理，而不是實驗物理：“我非常高興我仍是一位理論家。”