寻找时间的边缘黑洞、白洞和虫洞-第2章
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你甚至不需要借助虚粒子来玩这个游戏。如果有足够的纯粹能量，真实的粒子—反粒子对也可能由这些纯粹能量制造出来。当一个电子和正电子相互湮灭的时候，它们将会以伽马射线的形式释放能量；具有充足能量的伽马辐射也能产生粒子—反粒子对。因此，另一版本的费曼图可能如图7。2所示。其含义就是从某种意义上来说所有的粒子轨迹和相互作用在时空几何中可能都是固定的，所有的运动和变化都是由我们“当前”时刻的不断变化的心理认知所产生的一种幻觉。现在，物理学家已经对这一观念习以为常，至少在某种程度上，费曼图是粒子物理学领域的一个有用工具。但是，没有人“真正相信”正电子是在时间上倒退的电子——这被认为是一个暗喻，而不是真实的表述。然而，物理学定律表明，正电子与时间上倒退的电子简直是无法区分的。相同图表上的世界线可以描述一个时间旅行发明家的冒险经历，这一事实意味着物理学定律允许这种旅行（而且可以说，时间倒退旅行的发明家相当于一个“反发明家”）。
我掩盖了一点，那就是如果真正试图建造时间机器，哪一个是具有现实意义的。在粒子世界中，粒子—反粒子对可能是由伽马射线能量制造出来的。但是翻版发明家的质能来自哪里呢？为了让多出来的一个发明家与原来的发明家同时存在，猜想一下时间机器将会需要至少等同于发明家质量的能量输入，这是合乎情理的。事实上，那应当是非常大的能量；将时间机器接入输电干线获取能量（甚至是使用方便的雷击）是行不通的，这可能将初始的时间旅行实验限定为涉及面很小而不是关乎全人类的简单测试。但是，这仅是一个技术问题，并且相对于控制宇宙弦来说要容易一些。我从未说过时间旅行是简单的——只是这是物理学定律所允许的！
所以，让我们暂时从人的时间旅行的戏剧性内涵的概念退一步，转而考察粒子时间退行的概念。这里仍然存在基本的时间悖论，因为如果我们拥有将粒子送回到过去的方法，那么我们肯定可以使用这些粒子传递信息。想象一下，你和我有一个时间电台。我答应，倘若我在下午五点钟没有收到在时间上倒退发送的时间电台信息，我会在六点用普通电话打给你。而你答应，倘若我在六点打电话，你会发给我时间上倒退的信息。你只会在我打电话的情况下给我发信息；而我只会在你不发信息给我的情况下打电话。假定我们俩都遵守承诺，那么我们如何解决这一两难处境？与外祖母谋杀情境或时间旅行发明家的情况不同，这可能会在不远的未来变成一个现实的问题。根据老的相对论，撇开费曼较新的时空图幻象，时间上退行的粒子概念并没有错，唯一的要求是它们必须总是在时间上退行，而且顺便说一下，它们旅行的速度要快于光。它们甚至还有个名字——超光速粒子——至今没有人确实找到过它。
超光速时间旅行者
乍看之下，这一特殊的相对论似乎可以阻止超光速（FTL）旅行。如果你以低于光速的速度出发然后越走越快，时间也越来越慢，在达到光速的时候，时间停止。你不能走得更快，因为光速本身就是一个无法逾越的屏障——如果你试图提高速度，但是没有剩下的时间。不过根据方程，在屏障的另一面是一个奇怪的反时针世界。在那里，如果你以高于光速的速度前进，时间就会缓慢地倒退。这其中有一个确定的逻辑——毕竟，当你接近光速的时候时间行驶速度更慢，当达到光速的时候时间静止，那么当你超过光速的时候时间倒退（比静止还慢）。在超光速粒子世界中，前进的速度越快，时间倒退的速度就越快，而且这种粒子拥有的运动能量越多，它移动的速度就越慢（即，增加能量通常会推动一个粒子接近于光速屏障，从屏障的任何一侧都一样）。因为一个超光速粒子越走越快就会损失能量，这时时间就会向后倒退。令人惊讶的是，这一奇怪的可能性是在爱因斯坦发表自己的相对论之前刚刚提出的。在20世纪初，阿诺德…索末菲（曾任哥丁根大学的编外教师，然后成了德国亚琛工业大学的教授，并且在慕尼黑获得了量子理论先驱之名）认识到麦克斯韦的电磁学理论要求超光速（FTL）粒子在损失能量的时候加速。他在1904年公布了这一结论，1905年发布的特殊理论也很大程度上基于麦克斯韦的理论，因此其中包含关于超光速粒子的相似描述不足为奇。但是，直到20世纪60年代都没人更多地关注过这一观念，它更多地被认为是一个方程游戏，而不是一个严肃的现实可能性。这种超光速粒子的假定存在是许多物理学方程中固有的正负对称的另一种体现，十分类似于允许有反粒子存在的对称情况。当反粒子概念第一次提出的时候，没有人认真对待，把这种对称当作方程的数学上的巧合。现在，反物质是物理学的一个常规部分，通常上它是在类似于欧洲粒子物理研究所的粒子加速器之中制造出来的。但是，超光速粒子不是已知粒子的反粒子对应物；它们（如果存在的话）本身就是一个全新的可能性。〞米〞花〞书〞库〞 ；http：//www。7mihua。com
如何才能发现超光速粒子？最明显的观察地点是在宇宙射线簇之中——间中的粒子撞击进入地球大气层上部。当一个宇宙射线粒子与一个普通的原子粒子在大气层上部相撞的时候，就会产生一个能在地面上观测到的次级粒子簇（事实上，正电子第一次就是以这种方式被发现的）。如果以这种方式产生的粒子中一部分是超光速粒子，它们将会在时间上倒退旅行，不仅在射线簇中的大多数粒子撞击大气层上部之前，而且在初始宇宙射线（原始宇宙射线）撞击大气层上部之
前，到达地面上的探测器。
宇宙射线研究人员已经扫描了在常规的宇宙射线簇到达之前他们仪器中显现出来的这种前兆信号痕迹记录。他们已经发现一些符合要
求的信号，但是，其中没有能够证明超光速粒子存在的明确证据，虽然20世纪70年代早期曾出现过一些令人激动的结果。1973年定居在澳大利亚的研究员罗杰…柯莱和菲利普…克劳奇发现在他们的宇宙线探测器中显示有超光速粒子先兆信号的强有力证据。他们的结果被送到我当时就职的《自然》杂志，并且在1974年发表，我依然记得许多物理学家的惊愕和新闻记者的欣喜。那些结果依然如故，但是它们不再被当作是超光速粒子的证据，因为随后的一些实验未能找到与其他宇宙射线簇相关的先兆特征。一定是其他一些东西在1973年的恰当时间（或者错误时间，这取决于你的观点）启动了澳大利亚探测器，这一点在物理学界中被广泛地接受。但是，这并不意味着对超光速粒子的寻找结束了。
获知超光速粒子存在的另一个方法是，它们（至少是它们中的一部分）是否带电。严格地说，爱因斯坦的光速极限说指的是真空中的光速。这就是著名的常量c，因为比c移动速度慢的粒子不可能被给予足够的能量，以超过真空中的光速。但是，当光穿过像一片玻璃或一箱水这样的透明物质时，光的移动速度要慢于c。因此，比方说，“普通的”粒子在水中的速度要高于光速，但不会超出极限速度值c。当一个带电粒子（例如一个电子）这样做，它会辐射出光。就像一个快速移动的物体突破声障产生一个音爆，一个快速移动的带电粒子突破光障产生一种“光学臂”。这是苏联物理学家帕维尔…切连科夫于1934年发现的，并且以他的名字命名为“切连科夫辐射”。一个带电的超光速粒子，甚至要比真空中光的移动速度要快，还会发出切连科夫辐射，因为它有可以辐射的能量。计算结果表明，这种粒子在瞬间几乎会损失所有能量，最终变为零能量并且以无限的速度运动，这样在某种意义上它们会沿着世界线出现在任何地方。如果那条世界线与另一个粒子发生关联，超光速粒子可能因此暂时地从碰撞获取能量，并且发出另一道闪光。唉，从未在水箱中发现过合适的闪光，在多个实验室中进行搜寻也无果。
共识是不存在真正的超光速粒子。根据传统观点，超光速粒子是被忽视的方程的人工产物，被认为没有真正的物理学意义。斯坦福大学的物理学家尼克…赫伯特把情况都概括在他的著作《超光速》之中。他说“大多数物理学家认为超光速粒子存在的可能性只比独角兽存在的可能性高一点”。可是，它们是物理学定律所允许的，一名物理学家格里高利…本福德将这一观点用到了自己的小说《时间景象》之中，取得了很好的效果，其中还提到了平行世界的存在。然而，甚至在本福德的虚构世界之中也没有时间退行的普通物体（更不用说是人）的物理运输。如果我们想要实现这一目的，我们就要提出改变时空结构的某种方法。虫洞具有明显的可能性；但是还有另一种可能性，在某些方面来说，另外的可能性更为简单。这涉及旋转，它源于这样一种认识，如果整个宇宙正在旋转，那么它本身就是一个时间机器，在这个意义上，它包含了封闭的类时回路。
哥德尔的宇宙
提出这一想法的人习惯于做出一些令人困惑的理论发现。他就是数学家库尔特…哥德尔，他于1906年出生在布尔诺（奥地利的一部分，现在属于捷克）。他曾在维也纳大学学习数学专业，并且于1930年取得了博士学位。此后不久，他就制造了一个爆炸性事件——发表于1930年的一篇论文，有时被描述为20世纪理论数学研究中最有意义的事件。简言之，哥德尔指出了算术是不完全的。如果规则系统建立起来用于描述简单的算术（我指的真是简单的算术，比如2加2等于4），那么哥德尔证明，注定要有一些算术上的命题，是系统规则本身既无法证实也无法证伪的。这就是现在众所周知的哥德尔不完备定理。不得不说的是，在算术的日常应用中并不存在任何问题。加法和减法等规则仍然用得很好，与1931年之前是一样的。但是令逻辑学家和哲学家深感担忧的是，这基本上意味着数学中有些东西是无法被证明正确或错误的。通过一个古老的涉及文字的逻辑谜题，你就能体会到这意味着什么，这个谜题是由古希腊哲学家埃庇米尼得斯提出来的。他注意到一些自我陈述的内在逻辑矛盾，下面的例句：
这一陈述是错误的。
如果这句话是正确的，那么它肯定是错误的；如果这句话是错误的，那它肯定是正确的。你可以提出问题“这句话是正确的还是错误的？”但是这个问题没有答案。实际上，这种谜题不能阻碍我们在日常交流中使用语言，许多普通人都会认为这类语句意义的讨论是逻辑上的吹毛求疵。然而，重要的一点是，无论是埃庇米尼得斯的例子还是哥德尔的不完备定理，都指向逻辑矛盾的自我循环——或者，如果你喜欢的话，可以称为非逻辑矛盾。这可以作为论点的基础，例如，
人的智力绝不可能理解人类思想，因为在理解自身方面我们不可避免地要遇到这种逻辑循环。所有这些构成了道格拉斯…霍夫施塔特的名著《哥德尔、艾舍尔、巴赫》的中心主题；但是，在某种意义上来说，那些无法被证明正误的说法或数学命题的存在类似于时间循环造成的难题，例如：外祖母既被谋杀又未被谋杀，既未存活也未死亡的薛定谔小猫的量子学难题，不过，这有些跑题了。
在20世纪30年代纳粹接管奥地利之后，哥德尔移居到美国，成为普林斯顿大学的一名教授，与他的好朋友阿尔伯特…爱因斯坦一起工作。对于能够在逻辑上证明数学�
