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图解时间简史:人人都可以读懂的霍金 9 缺口 宇宙绳周围的时空
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如果想要制造使用宇宙绳的时间机器,那么就必需利用宇宙绳周围的时空所拥有的不可思议的性质了!
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想象中的宇宙绳
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或许这看起来有点太过直观,而且令人难以理解;不过,只需要把图画出来,就可以充分了解它了。为了方便考量起见,干脆把它想象成是笔直延伸的宇宙绳好了。然后,试着用它绕周围一圈。如果没有宇宙绳,就会如同小学课本中所学到的绕一点一周的角度是360度。然而,如果正中间有宇宙绳的话,绕行它的周围所需的角度,是比360度要小的。
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出现这种情形,是因为宇宙绳的四周有角度缺损部分。宇宙绳的质量越大,角度缺损部分也随之越大。如果试着将宇宙绳周围的空间,用一张纸来表示,假设笔直延伸的宇宙绳是和一张纸成垂直形状的。如果将由纸张与以宇宙绳为顶点所构成的三角形剪下来的话,所得的缺口正好相当于角度缺损的部分。
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切口的连接
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剪下来之后,再绕宇宙绳一圈,也的确是只少了被剪掉的角度部分,而且比起360度是小了一点。但是,假如我们把一边的切口和另一边的切口相互连接起来的话;也就是说,一旦到达一边的切口,下一个瞬间就能移到另一边的切口。为了要观察在宇宙绳四周究竟会发生什么样的事,请试着想象下面的情形。
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假设远方有两条平行的光线经过,并且穿过宇宙绳的两侧。宇宙绳周围的空间,存在如图所示的角度缺损情况。因此,原本认为在远方平行行走的光线,一旦经过宇宙绳的话,两条光线的路径就会逐渐逼近,进而交叉。如此一来,宇宙绳刚好扮演了透镜的角色。
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图解时间简史:人人都可以读懂的霍金 宇宙绳的简化解析
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假想宇宙绳是笔直的
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为了让问题简单化,现在将笔直延伸的宇宙绳想象成一张垂直形状的纸。试着用它绕周围一圈。由于正中间有宇宙绳,绕行它的角度是小于360度的。出现这种情形,是因为宇宙绳的四周有角度缺损部分。宇宙绳的质量越大,角度缺损部分也随之越大。
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宇宙绳对光线路径的改变
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假设远方有两条平行的光线经过,并且穿过宇宙绳的两侧。
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图解时间简史:人人都可以读懂的霍金 10 使用宇宙绳 制造时间机器
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现在,就让我们试着来做这个使用宇宙绳的时间机器吧!首先,请您结合图一起参看。
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假想宇宙绳的四周有如图所示的两点A、B。当然是由A点出发然后抵达B点的,但是假如说没有宇宙绳,速度就一定会在光速以下,不管再怎么快,也得花上某个最低限度的一段时间,就假设需要花上3个小时好了。然而,如果有宇宙绳的话,而且是选择通过它四周被剪掉的部分,比起笔直地行进,绝对可以以更短的距离到达。比如说是以光速以下的速度行进,就可以在比3小时更短的时间内抵达。这正是如图所示的路线AC、DB。
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再举个例子来说,由A点到C点需要花费1小时,由D点至B点也需要花费1小时,假如说一旦C点与D点的时刻相同的话,那么由A点到B点所花费的时间就只需要两个小时而已。至于C点与D点时刻相同,是在宇宙绳处于静止状态下才有的情况。因此,如果宇宙绳是处于运动状态下的话,事情就会不一样。如果宇宙绳是朝向A点的方向运动,由静止中的人来看,C点的时刻就会比D点的时刻来得晚。这也是属于狭义相对论的说明范围。即使在某人来看两点的时刻是同时的,对于那个人来说,他看起来与运动中的人所看的也不是同时的。因此,这种情况下,对于静止的人来说,由C点去往D点,看起来如同回到过去一样。
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