我们生活在一个旋转的宇宙中吗?如果我们做到了,我们可以回到过去

我们生活在一个旋转的宇宙中吗?如果我们做到了,我们可以回到过去

宇宙是旋转的吗? (Image credit: David Wall via Getty Images)

(神秘的地球uux.cn)据美国太空网(By Paul Sutter):我们知道行星是旋转的,但整个宇宙呢?不,宇宙似乎不旋转;如果真是这样的话,时间穿越到过去也许是可能的。

尽管整个古代的人们都认为天空是围绕着世界旋转的,但1949年,数学家库尔特·哥德尔(Kurt Gödel)首次提出了旋转宇宙的现代公式。他用阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论的语言这样做,以此来纪念他在普林斯顿的朋友和邻居爱因斯坦本人。

但这一学术“荣誉”的过程走向了一个不同于你想象的方向,因为哥德尔用旋转宇宙的例子来证明广义相对论是不完整的。

哥德尔的旋转宇宙模型相当人造。除了自转,他的宇宙只有一个成分:一个负的宇宙常数,它抵抗了自转的离心力,使宇宙保持静止。

但这个宇宙的人工性质并没有困扰哥德尔。相反,他的主要观点是广义相对论完全允许旋转宇宙的可能性。哥德尔用他的旋转宇宙来证明广义相对论允许时间穿越到过去,这是应该被禁止的。

带着宇宙旋转

生活在一个旋转的宇宙中确实很奇怪。首先,所有观察者都认为自己是旋转的中心。这意味着,如果你把自己停在某个地方,并确保自己完全静止,你就会看到宇宙在你周围旋转。但如果你拿起相机,移动到其他地方,甚至是遥远的星系,你仍然会看到宇宙围绕着你的新位置旋转。

这难以置信地难以想象,但这与在一个不断膨胀的宇宙中,所有观察者都将自己视为膨胀中心的想法并无太大不同。

你离任何一个观察者越远,旋转速度就越大。这不仅仅是物质的旋转,而是时空本身的旋转。这意味着,光总是被迫遵循时空的曲率,从而产生一些奇怪的旅程。当观察者发出的光束在时空旋转中被扫过时,它会弯曲离开。在某个遥远的点,旋转会太大,光线会转向并返回观察者。

这意味着,在旋转的宇宙中,你能看到的距离是有限的,除此之外,你所观察到的只是你过去的自己的重复图像。

这种奇怪的行为不仅适用于光。如果你坐上火箭,在旋转的宇宙中发射,你也会陷入旋转。因为这种旋转,你的运动会加倍。然而,当你回到出发点时,你会发现自己还没离开就已经到达了。

从某种意义上说,一个旋转的宇宙将能够将你的未来旋转到你自己的过去,让你回到过去。

坐着不动

这是哥德尔对广义相对论的主要反对意见。作为我们对空间和时间的终极理解,该理论不应允许向后的时间旅行,因为时间旅行到过去违背了我们的因果关系概念,并引入了各种令人讨厌的时间旅行悖论。相对论并没有自动使时间旅行变得不可能,这一事实向哥德尔表明爱因斯坦的理论是不完整的。

谢天谢地,我们没有看到任何迹象表明我们生活在一个旋转的宇宙中。如果宇宙在旋转,那么来自天空相反方向的光将在一个方向上红移,而在另一个方向上将有等量的蓝移。天文学家将这一测试应用于遥远星系的调查,甚至应用于宇宙微波背景,这是宇宙只有38万年历史时留下的光。这些测试的结论是,如果宇宙在旋转,那么它的旋转速度将低于每世纪10度-17度。

但哥德尔的反对意见仍然成立。自1949年以来,物理学家为广义相对论创造了其他方法,以允许向后时间旅行、虫洞、比光速更快的“曲速驱动”(称为阿尔库比尔驱动),以及围绕无限长圆柱体的特殊路径。但所有这些发明都依赖于某种奇特的物理,打破了我们对宇宙运行方式的理解,比如负质量物质。

但哥德尔的旋转宇宙只是一个观测测试的问题,而不是与已知物理学的根本突破。我们可能会发现自己身处一个旋转的宇宙,就像我们身处一个膨胀的宇宙一样容易。我们的物理学知识中没有任何东西可以阻止这种宇宙的存在,所以我们的物理学常识中也没有任何东西能够阻止向后的时间旅行。

也许哥德尔是对的,我们还有更多关于宇宙的知识。




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