寻找时间的边缘黑洞、白洞和虫洞- 第3部分

　　　　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是不完备的一个人来说，理解广义相对论方程一定是一件轻而易举的事情。在他与爱因斯坦的友谊鼓舞之下，哥德尔为相对论做出了一些重要贡献，找出了一些方程的新解法。关于相对论主题的最令人关注的变化出现在1949年，那时候提出了这样的观点：如果整个宇宙正在旋转，那么使得宇宙聚合起来和坍

　　　　缩的重力的自然趋势可以被离心力抵消。这样一个旋转的宇宙并不一定有一个围绕其旋转的唯一中心，如同膨胀宇宙没有一个它开始膨胀的唯一中心。在宇宙中我们环顾四周，任何一个观察者，无论他身处何处，都将看到一个似乎以观察者为中心的均匀膨胀；近似的，在哥德尔的宇宙中，无论观察者身处何处，都将会看到似乎以观察者为中心旋转的宇宙。但是，那不是他们所见到的全部。

　　　　当一大质量天体旋转的时候，它会以一种方式将周围的时空拖入，这让人联想到如果搅动杯子里的匙咖啡就会旋转。在旋转黑洞周围的能层中，这种现象很多，这也是一些奇特过程发生的原因，这些奇特的过程允许我们（原则上）从黑洞中提取能量。事实上，这一效果对于任何旋转质量都是适用的，无论其质量多么小——只不过时空拖动太过微小，只有在旋转物体足够大的情况下才能引起注意。尽管如此，如果效果足够大，在地球上就可以探测到。如果这一时空拖动按照爱因斯坦广义相对论所预测的方式发生，这种效果会通过在地球附近旋转回转仪的行为表现出来。由于地球的旋转，回转仪的旋转方向将会略微地改变方向。预测效果很小；但是二十年来斯坦福大学的研究人员都在从事这一项目的测量。他们的计划是制造出相对平衡的质地均匀的金属球形回转仪，它们将会在20世纪90年代末之前的某个时候飞入地球轨道落在航天飞机上面，并且在失重的条件下开始旋转。在那里，一组仪器将会观测失重的回转仪，看看它们是否受到了地球旋转的影响。

　　　　对于像行星一样的小旋转物体来说，要测量这一效果的确是十分困难的。但是，如果整个宇宙正在旋转，类似的效果应当以一种十分戏剧性的方式显现出来。要搞明白怎么回事的最好方法就是从光锥的角度来看，它可以显示出在标准的闵可夫斯基图上（这次不是费曼图）的时空点之间的关系。图7。4显示出与A、B和C三个时空点相关的光锥。这些点彼此一无所知而且没有相互影响，因为从这些点中的任意一点到其他点的信号都需要经过相应的光锥并且速度要比光速快。但是，随着时间的推移，从这些点中每一个点出发的观察者都会沿着各自差不多弯曲的世界线进入未来并且穿过页面。在未来的某一点，从A点出发的观察者将接收到来自B点的信号，而且观察者被一些发生在B点的事件所影响，这是第一次。但是，这一观察者绝不会对发生在B点的事件产生任何影响，因为向那里发送一个信号就需要做时间退行（在这一讨论中，我假定超光速粒子是不存在的）；任何相互影响严格上来说都是单向的。相同的方式也适用于其他观察者，事实上适用于平直时空中的所有观察者。

　　　　但是，如果观察者居住在一个正在旋转的宇宙，他们将会发现这个宇宙会以一种翻倒光锥（在宇宙中的任何地方）的方式拖动周围时空。如果宇宙旋转得足够快，光锥翻倒，以至于从A点出发的观察者在不超出未来光锥范围的情况下可以达到B点——也就是在不超过光速的情况下。一个从B点出发的观察者以相似的方式访问C点，我们可以想象一组相互重叠的光锥合拢起来，在整个宇宙中组成了一条循环线，然后返回到点A（图7。5）。但是，请记住，这是一个时空图。点A既代表了空间中的一个位置也代表了一个时间点。在哥德尔的宇宙中，从时空中的一点出发，在一个封闭路径中绕行宇宙，它将带你回到出发

　　　　时的同一时间和地点。这是有可能的，只是根据宇宙飞船中携带的计时器这一旅行可能历时千年。

　　　　当然，这样也有问题。为了以这种方式产生封闭类时曲线，像我们这