簡單來說，因為相對論的一個最基本的前提假設(shè)就是：光速是任何運動的速度極限，是不可能被超過的。這一假設(shè)并非愛因斯坦憑空想象，而是基于大量實驗觀測和理論推導(dǎo)得出的必然結(jié)論。

而一旦允許超光速運動，那么相對論本身就被推翻了，又何談“根據(jù)相對論”呢？這種邏輯上的自洽性是物理學(xué)理論的基石。

但上述解釋肯定會讓人覺得有些“霸道不講理”，甚至有些“用結(jié)果推導(dǎo)原因”的味道。那么讓我們暫時拋開這個邏輯循環(huán)，更深入地思考：為什么宇宙會設(shè)定這樣一個速度極限？這個極限對我們理解宇宙的本質(zhì)意味著什么？要回答這些問題，我們需要重新審視我們對時間、空間以及它們之間關(guān)系的理解，我們需要進行一次從日常經(jīng)驗到宇宙本質(zhì)的思維躍遷。

自從相對論誕生以后，我們看到，時間和空間再也不是兩個毫無關(guān)系的概念了。在牛頓的經(jīng)典物理學(xué)中，時間是絕對的、均勻流逝的背景，空間是靜止的、無限延伸的舞臺，物體在這個舞臺上按照固定的法則運動。時間和空間就像兩個互不干涉的維度，各自獨立地存在著。

然而，愛因斯坦的相對論徹底顛覆了這一觀念。時間和空間就像是焦不離孟、孟不離焦的一對結(jié)義兄弟，又像是難分難解地糾纏在一起的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。我們再也不能只談空間而不談時間，只談時間而不談空間，因為它們已經(jīng)成為一個不可分割的整體——時空。

愛因斯坦指出，時間和空間不僅不能獨立于宇宙而存在，而且不能互相獨立。

引力不可能只使得空間彎曲而時間卻安然無恙。當(dāng)一個大質(zhì)量物體（如太陽）彎曲它周圍的時空時，它既彎曲了空間，也彎曲了時間。這種彎曲效應(yīng)已經(jīng)被無數(shù)實驗證實，從水星軌道的近日點進動，到引力紅移，再到引力透鏡效應(yīng)，所有這些現(xiàn)象都指向同一個結(jié)論：時空是一個可以被質(zhì)量和能量彎曲的實體。

這種深刻的洞察徹底改變了我們對宇宙的看法。從此，我們多了一個新的名詞——時空。請注意，千萬不要把“時空”等價于“時間和空間”的簡單相加，時空就是時空，它是一個整體，就好像你不能把“牛奶”看成是“�！焙汀澳獭钡暮唵蜗嗉右粯�。牛奶有牛奶的特性，牛和奶各有各的特性，將它們簡單相加無法得到牛奶的全部特性。同樣，時空有時空的特性，時間和空間各有各的特性，將它們簡單相加無法得到時空的全部特性。

這種整體性意味著什么呢？意味著我們不能再像牛頓時代那樣，把宇宙看作是一個巨大的三維舞臺，時間則是一個獨立于舞臺之外的、均勻流逝的鐘表。相反，時間和空間交織在一起，形成了一個四維的連續(xù)體。

在這個連續(xù)體中，任何事件都需要用四個坐標(biāo)來描述：三個空間坐標(biāo)和一個時間坐標(biāo)。更重要的是，不同觀察者對于時間和空間的測量結(jié)果可能會不同，但所有觀察者都會同意事件之間的“時空間隔”是絕對的。

被我這么一解釋，我知道你開始對“時空”這個詞感到疑惑了。你能想象出時間，也能想象出空間，但是你卻無法想象出時空的模樣。這很正常，因為我們的直覺是在低速世界中形成的，而時空的概念只有在接近光速時才會變得明顯。我們的日常經(jīng)驗建立在牛頓物理的基礎(chǔ)上，我們習(xí)慣了絕對的時間和空間，習(xí)慣了同時性的絕對性。要理解時空，我們需要進行一次思維的跳躍，需要暫時放下我們的日常直覺，跟隨一些思維實驗重新構(gòu)建我們的認(rèn)知框架。

請跟隨我來，讓我?guī)湍阍陬^腦中建立“時空”這個誕生于20世紀(jì)的偉大名詞。它是人類對宇宙認(rèn)識的一次大飛躍，我將帶你踏上一段從日常經(jīng)驗到抽象理解，再從抽象理解回到物理現(xiàn)實的驚奇之旅。

我們的故事要從一次跑步開始講起。這個故事無所謂年份，無所謂地點，無所謂具體人物。為了敘述的方便，就讓我們一起去學(xué)校的操場跑步吧。

現(xiàn)在，讓我來計時，你來跑步。我們的規(guī)則是跑兩次：白天一次，晚上一次。你先克制一下你的疑惑，讓我們跑完再說。

白天這次你跑了16.8秒，離達(dá)標(biāo)還差一點。為了晚上取得更好的成績，你努力鍛煉了一下，試圖恢復(fù)一些當(dāng)年的勇猛。晚上又跑了一次，這次你自我感覺很不錯，覺得應(yīng)該會比白天那次跑得更好一點，可是我把成績一告訴你，你卻吃了一驚，怎么反而只有17.2秒了？

下面這幅示意圖可以解釋為什么你晚上狀態(tài)更好，成績卻更差了。

原因很簡單：晚上視線太差，黑漆漆的你跑了一條斜線都不自知。你本應(yīng)沿著跑道的直線奔跑，但由于視線不清，你實際上跑了一條斜線，這條斜線的長度顯然比直線要長，所以盡管你的跑步速度可能確實比白天更快，但由于路程更長，總用時反而增加了。

看了這張圖，你恍然大悟了，原來你小子讓我在晚上跑步是別有用心的，故意就是要讓我把方向跑偏。你不用生氣，為了科學(xué)，犧牲這么點兒自尊不要緊�，F(xiàn)在我來問你：“假設(shè)你兩次跑步的速度是一樣的，為什么晚上的用時比白天更長了呢？”

你白了我一眼說：“你這不是明知故問嘛，晚上我方向跑偏，跑的路程更長了，所以用時就更多了�！�

我說：“回答正確。用距離來解釋這個現(xiàn)象是我們最直觀、最樸素的想法。但是你知不知道，還有另外一種更抽象的解釋，在這個解釋中，我們不需要距離這個概念�！�

你說：“哦？什么解釋，你說說看�！�

我說：“你剛才自己也提到，運動是有方向的。你的運動速度我們可以分解為x軸方向的速度和y軸方向的速度的合成速度。假設(shè)你跑步的速度是v，白天跑步的時候，你在y軸方向的速度是vy=0，而在x軸方向的速度vx=v。但是到了晚上，你在y軸方向的速度大于零，在合成速度不變的情況下，你在x軸方向上的速度就必然小于v了。這就好像在y軸方向的速度分走了一部分你的跑步速度，你在x軸方向上運動的速度變慢了，所以你晚上的成績不如白天�！�

你若有所思地點點頭說：“明白了，速度的方向看來很關(guān)鍵。當(dāng)我朝著不同方向奔跑時，雖然總速度相同，但在特定方向上的分量速度卻不同，這影響了我在那個方向上的表現(xiàn)�！�

千萬別小看這個看起來更抽象一點的解釋，這是我們對運動本質(zhì)認(rèn)識上的一次大飛躍。我們認(rèn)識到，任何一個物體在空間中的運動速度，都可以分解為在互相垂直的三個方向上運動的合成。

一個物體的運動速度v是由它在x、y、z三個軸方向上的速度的合成。如果總速度恒定的話，其中一個方向上的速度增大，另外兩個方向上的合成速度就必然減小，就好像速度是被切成三塊的蛋糕，你可以隨便怎么切這三塊，但是蛋糕的總大小不會改變。這x、y、z三個方向，物理學(xué)家用了一個聽起來很“拉風(fēng)”的詞來描述，那就是“維度”。我前面所說的概念如果讓物理學(xué)家來說的話，他們就會說：“物體在三維空間中的運動可以分解為在三個維度上的運動合成”。這種物理學(xué)描述方式聽起來很拉風(fēng)，但其實意思跟我們前面用方向來表述是一樣的。

但這個認(rèn)識還停留在經(jīng)典物理學(xué)的范疇內(nèi)。在經(jīng)典物理學(xué)中，空間是三維的，時間是獨立的一維，時間和空間是分開的。運動只在空間中發(fā)生，時間只是記錄運動過程的參數(shù)。然而，愛因斯坦的相對論告訴我們，這種分離只是低速情況下的近似，當(dāng)速度接近光速時，時間和空間必須被統(tǒng)一考慮。

下面又該愛因斯坦登場了。愛因斯坦向我們大聲宣布了一個驚人的發(fā)現(xiàn)，他說：“這個宇宙中任何物體的運動速度都是光速c。對，沒錯，你我的速度是c，太陽、月亮、星星，還有光本身，我們的運動速度都是光速c。只不過這個速度不是在三維空間中的速度，而是在‘時空’中的速度。除了空間的三個維度以外，我們必須再增加一個維度，這個維度就是時間。多了個時間維度后，空間就不再是空間，時間也不再是時間，而是糾纏在一起成為時空。時間空間是一個整體，我們每個人都是生活在這樣一個四維時空中，我們每個人在時空中運動的速度都恒定為c，永遠(yuǎn)不會快一丁點兒，也不會慢一丁點兒。”

這個發(fā)現(xiàn)實在是太讓人震驚了。如果我們把愛因斯坦的這個發(fā)現(xiàn)畫成一個簡單的示意圖的話，就會是下面這個樣子：想象一個二維坐標(biāo)系，橫軸代表空間（為了簡化，我們只考慮一維空間），縱軸代表時間。

任何物體在這個時空圖中的運動軌跡都是一條線，這條線的斜率代表了物體在空間中的速度。斜率為零表示物體在空間中靜止（只在時間中運動），斜率為無窮大表示物體以無限大速度運動（這實際上不可能），斜率為1（如果采用自然單位制，c=1）表示物體以光速運動。

現(xiàn)在關(guān)鍵來了：在時空中，物體的“速度”不是這條線的斜率，而是這條線本身的“長度”除以“時間”（這里的“長度”是四維時空中的“長度”，稱為“原時”）。愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，無論物體如何運動，它在四維時空中的“速度”（更準(zhǔn)確地說，是四維速度的模）總是等于光速c。

這意味著什么？這意味著我們之前關(guān)于速度分解的認(rèn)識需要被擴展到四維。在三維空間中，我們把速度分解為三個空間方向的分量；在四維時空中，我們需要把速度分解為三個空間方向和一個時間方向的分量。而且，這四個分量的平方和（采用適當(dāng)?shù)姆柤s定）總是等于光速c的平方。

用數(shù)學(xué)公式表示就是：c2 = (空間速度分量)2 + (時間速度分量)2（這里忽略了負(fù)號問題，實際上在閔可夫斯基時空中，四維速度的模方是-c2）。

你是不是已經(jīng)在頭腦中模模糊糊地建立起了時空概念了呢？一旦我們明白了時空的含義，就會發(fā)現(xiàn)，任何物體的運動速度不再是把蛋糕切成三塊了，而必須切成四塊，蛋糕的總大小永遠(yuǎn)恒定為c。

這是一個如此簡潔、優(yōu)美而深刻的發(fā)現(xiàn)，這是人類對宇宙認(rèn)識的一次飛躍。每當(dāng)我想起它，總是一次又一次地被深深震撼。用這個簡潔而深刻的思想來解釋狹義相對論中關(guān)于時間和速度的關(guān)系，就成了天經(jīng)地義的事情：物體在空間中的運動速度會分走在時間中的運動速度，空間中運動得越快，在時間中就越慢。時間空間是一個密不可分的整體，任何物體都是在時空中做著相對運動，時間和空間是互相垂直的兩個維度。運用這個思想，就可以用普通的速度合成公式極其簡單地推導(dǎo)出相對論因子。

具體來說，如果我們把光速c看作是在時空中運動的總速度，那么當(dāng)物體在空間中靜止時，它的全部速度都在時間方向上，這時時間流逝得最快。當(dāng)物體在空間中運動時，一部分速度被分配到空間方向上，時間方向上的速度就會減小，這意味著時間流逝變慢。這就是時間膨脹效應(yīng)。

同樣地，空間也會受到影響。當(dāng)一個物體在空間中運動時，沿著運動方向的長度會縮短，這就是長度收縮效應(yīng)。時間和空間不再是絕對的，而是相對的，它們依賴于觀察者的運動狀態(tài)。

這個思想還蘊含著這樣一個顯而易見的事實：物體在空間中的運動速度有一個極限，那就是光速c。我們不再需要用眼花繚亂的質(zhì)能公式和牛頓第二運動定律去聯(lián)合解釋為什么光速是極限，這個時空運動的思想簡潔而有力地告訴我們：假設(shè)物體的運動速度完全從時間這個維度中轉(zhuǎn)移到空間中，那么物體在空間中的運動速度就達(dá)到了最大速度c。

換句話說，如果一個物體將其在時空中全部的速度都分配給了空間運動，那么它在空間中的速度就是光速c，而它在時間中的速度則為零。這意味著什么呢？

以光速在空間中運動的事物，在時間中就停止運動了。所以，光是不會變老的，從宇宙大爆炸中誕生出來的光子仍然是過去的樣子，在光速運動中，沒有一丁點兒時間的流逝，時間真的停止了�，F(xiàn)代的相對論學(xué)家認(rèn)為，光速c很可能是我們這個宇宙時空的一個幾何性質(zhì)，就像圓周率是π，它是一種數(shù)學(xué)性質(zhì)，跟物理性質(zhì)無關(guān)。光速c是連接空間和時間的比例常數(shù)，它決定了空間和時間如何相互轉(zhuǎn)換。

這個解釋不僅簡潔，而且深刻。它告訴我們，光速極限不是某種外部強加的限制，而是時空內(nèi)在結(jié)構(gòu)的必然結(jié)果。就像在一個固定的預(yù)算下，你分配給A項目的資金越多，留給B項目的資金就越少，當(dāng)所有資金都分配給A項目時，B項目就沒有資金了。同樣，在固定的時空速度c下，你分配給空間運動的速度越多，留給時間流逝的速度就越少，當(dāng)所有速度都分配給空間運動時，時間流逝就停止了，這時空間速度達(dá)到了最大值c。

從此，我們不再分開談?wù)摃r間的流逝和空間中運動的速度，只要是運動，就是在時空中的運動。當(dāng)你進行百米沖刺的時候，你我在時空中進行著相對運動，空間發(fā)生變化的同時，時間也一定會發(fā)生變化。看來，我們經(jīng)常在科幻小說中看到的“時空穿梭”其實一點兒都不稀奇，你大可以理直氣壯地宣布：我以百米沖刺的速度在時空中穿梭，我們每個人每時每刻都在時空中穿梭。

你也可以理直氣壯地宣布：我離一秒鐘前的自己距離30萬千米。這真是一個遙遠(yuǎn)的距離啊，如果你和你的愛人錯開了一秒鐘，那么你要不停地步行九年半才能追上你的愛人。我們都是生活在低速世界中的生物，我們在空間的三個維度中能達(dá)到的速度和光速相比實在是小得可憐，這才會讓我們產(chǎn)生時間和空間這兩個完全不同的概念。

如果我們想象宇宙中有一種日常生活的速度都是接近光速運動的智慧生命，那么在那些智慧生命的概念中，將不再區(qū)分時間和空間，在它們的感覺當(dāng)中，時間和空間只不過是不同的方向而已，他們看狹義相對論的各種效應(yīng)都會像我們看太陽的東升西落和大自然的花開花落一樣平常。在相對論學(xué)家的眼里，時空才是我們這個宇宙的本質(zhì)。請你務(wù)必在頭腦中牢牢地建立時空這個概念，牢牢地記住沒有單純的空間運動，這對于理解我們后面要講的東西至關(guān)重要。

其實，我們在日常生活中早就已經(jīng)有了四維時空的概念。不是嗎？回憶一下你和朋友約會是怎么約的。“我們在老地方（人民廣場噴水池旁）見”，只是這么一個空間坐標(biāo)夠嗎？如果就這么一句話的話，你們倆多半還是見不了面，你還得再加一句“老時間（晚上七點）”，這樣你們才能確保雙方達(dá)成了一個準(zhǔn)確的協(xié)議。也就是說，一個約會的事件在時空中的坐標(biāo)必須包含四個維度的信息：空間的三個維度加上時間的一個維度。

在我們低速的地球世界中，似乎“老時間老地點”這句話已經(jīng)能確保你和朋友見面了。因為在地球尺度上，時間同步問題不嚴(yán)重，我們默認(rèn)使用的是同一套時間系統(tǒng)（時區(qū)轉(zhuǎn)換也是相對簡單的），空間距離也足夠小，以至于信號傳遞的時間延遲可以忽略不計（對于日常約會來說，納秒級的時間差異可以忽略）。

但是，如果我們到了銀河聯(lián)邦的萊因哈特時代（什么？你不知道銀河聯(lián)邦和萊因哈特是誰？那楊威利也不知道嗎？拜托，《銀河英雄傳說》怎么能沒看過？我不管了，凡是不看“銀英傳”的人，我不照顧了，默認(rèn)當(dāng)大家都看過的，本人是“銀英”迷），在銀河帝國時代，如果只是這么一句約會的口頭禪很可能就要犯大錯了，你和朋友多半永遠(yuǎn)也見不著面了。

因為沒有設(shè)定統(tǒng)一的時空坐標(biāo)參考系，那可真就是差一秒就差十萬八千里還多了。在星際尺度上，光速有限性帶來的時間延遲變得不可忽略，同時性也變得相對了。兩個人對“現(xiàn)在”的理解可能完全不同，取決于他們的運動狀態(tài)和所處的引力場。如果不建立一個統(tǒng)一的時空坐標(biāo)系，不指定參考系，那么“晚上七點”對兩個人來說可能意味著完全不同的時刻。

不過，在時空的四個維度中，時間這個維度有一點特殊性，那就是你只能在時間這個維度中朝一個方向運動，而空間的三個維度可以朝正反兩個方向運動。在空間中，你可以向前走，也可以向后走；可以向左走，也可以向右走；可以向上走，也可以向下走。

但在時間中，你只能從過去走向未來，不能從未來走向過去（至少在我們目前的物理學(xué)理解中是這樣）。這種不對稱性是物理學(xué)中的一個深層問題，與熱力學(xué)第二定律和宇宙的初始條件有關(guān)。

本文主要講的是時間旅行、星際殖民和星際貿(mào)易這三件有趣的事情。但是請各位讀者千萬注意，我絕不是在創(chuàng)作科幻小說，我要從科學(xué)的角度去幫你分析和看待以上三件科幻小說中最常出現(xiàn)的元素，幫你提高以后欣賞科幻小說的能力，幫你找出科幻小說和幻想小說的區(qū)別。

讓我們先從最讓你感到激動的時間旅行開始說起吧。

現(xiàn)在這年頭，穿越類的小說真多，儼然已經(jīng)成為各大文學(xué)網(wǎng)站和影視劇的一個大類，各種各樣的穿越手法真是五花八門，令人眼花繚亂，不過那種“月光寶盒”式的無厘頭穿越不在我們今天討論范圍之列。偶爾你也會看到一些對穿越行為的“科學(xué)原理”的描述，其中最多的是說“根據(jù)相對論，只要速度能超過光速，我們就可以回到過去”。

各位，以后凡是看到這種利用超光速穿越的小說，可以立即定義為“科盲幻想小說”，簡稱“盲想小說”。這種“根據(jù)相對論，超光速就能穿越”的科學(xué)原理簡直自相矛盾得一塌糊涂。相對論的一個最基本的原理，就是光速是任何運動的速度極限，是不可能被超過的，而一旦允許超光速運動，那么相對論本身就被推翻了，又何談“根據(jù)相對論”呢？這是一個顯而易見的自相矛盾，那么多的“盲想小說家”把這個奉為至寶——但凡穿越，必超光速，實在是讓我異常驚訝。

那我們來了解一下，真正的物理學(xué)家研究的時間旅行到底是一些什么樣的科學(xué)原理和依據(jù)吧。

時間旅行是廣義相對論研究的課題，目前全世界確實有很多嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)家在探討這方面的可能性。根據(jù)廣義相對論，引力會使時空彎曲，引力越強，則時空的彎曲程度越大。也就是說，根據(jù)廣義相對論的這個原理，我們會發(fā)現(xiàn)時空不是平坦的，時空是有形狀的。

我知道我這么說還是讓你感到不太明白，那么我就來打一些粗糙的比喻來幫助你理解。我們首先把時空想象成一張紙，我們在時空中運動，就好似沿著紙面運動，但是請注意一點，如果這張“時空紙”延伸的方向表示時間這個維度的話，那么我們只能朝著一個方向運動，因為時間維是只能朝一個方向運動的，這是時間維的物理性狀。

但是請千萬注意一點，在愛因斯坦的時空觀里，這張紙是不平坦的，有起伏，有褶皺，我們在“時空紙”上的運動就像在崎嶇不平的山路上走路一樣，是高高低低的。

現(xiàn)在假設(shè)我們在一個平坦的時空中，上午8:00出發(fā)，從時空的一頭運動到另外一頭，到達(dá)終點的時候，剛好是上午9:00（注意，前面我們已經(jīng)說過，任何物體在時空中運動的速度都是光速，所以，在這個比喻中，你就不要再問我們的運動速度是多少這樣的傻問題了）。

現(xiàn)在再假設(shè)我們經(jīng)過的這段時空被某種力量彎曲了，那么我們達(dá)到終點的時候，會變成上午8:30；如果彎曲的更厲害一點，我們就會在8:10分到達(dá)終點。

現(xiàn)在重點來了。如果時空這張紙被彎曲成了一個莫比烏斯帶的形狀，頭尾相連了起來，你就有可能在7:50達(dá)到終點。也就是說你沿著彎曲的時空走了一圈回來以后，發(fā)現(xiàn)到達(dá)的時間比你出發(fā)的時間竟然還早。這意味著你回到了過去。

因此，在廣義相對論中，時間旅行的科學(xué)原理是通過一個時空的圈環(huán)回到過去，這個時空圈環(huán)在《時間簡史》這本書中被霍金稱為“類時閉合曲線”（有點拗口，我更喜歡我翻譯的“時空圈環(huán)”）。愛因斯坦的狹義相對論是不允許時間旅行的，等到廣義相對論剛剛誕生的時候，愛因斯坦也不認(rèn)為時空能彎曲成一個圈環(huán)。直到1949年，他的好朋友——大數(shù)學(xué)家哥德爾在廣義相對論方程中發(fā)現(xiàn)了一個解，這個解居然允許宇宙中這種時空圈環(huán)存在。愛因斯坦當(dāng)時就震驚了，但隨后他就意識到這個時空圈環(huán)正是自己和助手羅森一起發(fā)現(xiàn)的“蟲洞”的某種特性。

所以，靠譜一點的時空穿梭原理一般都要借助蟲洞來完成，以后看穿越小說記得先翻翻，有沒有提到愛因斯坦—羅森橋或者蟲洞什么的。

非常抱歉，前面出現(xiàn)了一個讓你莫名其妙的名詞——莫比烏斯帶。不是我故意不解釋，而是這個東西實在是太迷人了，我非得另起一段單獨講講才覺得過癮呢。

莫比烏斯帶，也經(jīng)常被叫作魔比斯環(huán)，或者梅比烏斯帶、麥比烏斯帶等等，都是翻譯帶來的麻煩，英文名稱是Mobius Strip。這是諸多科幻小說、科幻電影經(jīng)常出現(xiàn)的一個神奇事物，它往往象征著時空穿梭。以它的發(fā)現(xiàn)者莫比烏斯命名，到現(xiàn)在也快有兩百年了。

看到?jīng)]？上面這個就是莫比烏斯帶，其實就是把一張紙條的一頭擰半圈然后和另一頭粘起來，形成一個圈圈。但是你千萬千萬不要小看這個圈圈，這個圈圈有著許許多多迷人的特性。如果你在這個圈圈上跑步，你就可以一直往前跑，不用翻越任何邊界而跑過所有的面。如果你拿一只毛筆，沿著紙面只用一筆就可以把顏色涂滿整個紙帶。這個圈圈和我們平常認(rèn)識的任何像手鐲這樣的圈圈不同，這個莫比烏斯帶只有一個面，如果你沿著手鐲表面的中線一刀剪下去，那么手鐲就會一分為二成為兩個各自獨立的手鐲。

但是神奇的是，如果你同樣沿著莫比烏斯帶的中線剪一圈，你會發(fā)現(xiàn)，這個莫比烏斯帶不會一分為二，而是會成為一個更大的圈圈。然后你再沿著這個圈圈的中線剪開，你會神奇地發(fā)現(xiàn)，這次剪出了互相嵌套在一起的兩個圈圈。然后把兩個圈圈再各自沿著中線剪開，又會變成互相嵌套的四個圈圈。

這么剪下去永無止境，最后圈圈套圈圈復(fù)雜得可以把你搞瘋掉。你是不是很有沖動去試試看了？別忙，還有更有意思的特性。

首先來跟我認(rèn)識一下所謂自然界中的“左右手系”對稱。想一下左右兩只手套，這兩只手套你怎么看它都像是對稱的，但問題是，如果你不把手套在空間中翻一個面的話，你永遠(yuǎn)也無法把兩只左右手套完全重合地上下疊在一起，就好像你怎么也不能把左手套在不翻過一面的情況下戴進自己的右手中。不過，如果你讓一只左手套沿著莫比烏斯帶轉(zhuǎn)剛好一圈（不是兩圈），這只手套就會翻過一面成為一只右手套，但是請千萬記住它的神奇之處就在于：如果手套有感覺的話，它根本不會發(fā)現(xiàn)自己其實被翻過了一個面，在它的感覺中，它只是沿著一個面不停地運動，不知怎么的就從左手系變成了右手系，再運動一圈又變回了左手系。真是要命的感覺。

伽莫夫?qū)懙闹目破战?jīng)典《從1到無窮大》中就說，如果類似莫比烏斯帶這樣的事情也能發(fā)生在三維空間中，我們的鞋子制造商就會大為欣喜，他們只要生產(chǎn)左腳的鞋子，然后通過莫比烏斯空間傳送帶轉(zhuǎn)一圈回來，就成了右腳的鞋子，真是爽死了。而一個人如果上了這個莫比烏斯空間傳送帶，轉(zhuǎn)一圈回來則發(fā)現(xiàn)自己的心臟跑到右邊去了，這就不爽了。

但問題是，我們很容易想象兩維的紙片做成的莫比烏斯帶，那到底有沒有三維的物體形成像莫比烏斯帶這樣神奇的左右手系互轉(zhuǎn)的形狀呢？答案是有的。1882年德國數(shù)學(xué)家克萊因（Klein,1849-1926）找到了一種以他的名字命名的模型，叫作“克萊因瓶”。

瞧瞧，就是這種極其怪異的瓶子（但這僅僅是克萊因瓶的近似樣子，真正的克萊因瓶是沒法直接做出來的，因為真正的克萊因瓶是不會互相穿過的，這需要一點空間扭曲的想象力）。你盯著它看3分鐘，想象你在這個瓶子的表面跑步的情景，我保證你會越看越神奇，越看越覺得不可思議，直到邏輯徹底混亂為止。你想象一下，如果時空扭曲成這種神奇的形狀，那么你就完全有可能坐著宇宙飛船從21世紀(jì)出發(fā)，到19世紀(jì)返回；穿越了一個世紀(jì)的時間，如果繼續(xù)往前又會返回21世紀(jì)。

太神奇了，物理學(xué)家居然真的給他們搞出了一套回到過去的理論。但是很快，人們就發(fā)現(xiàn)，如果允許回到過去的話，會產(chǎn)生一些邏輯上的悖論，或者說一些怪圈。比如最著名的“祖母悖論”，你可能早已耳熟能詳了，就是你如果回到過去殺死了你的祖母，那么你祖母既然死了，你又怎么能存在？你不存在了又怎么能回去殺死你的祖母呢？我總覺得這個故事寫得拗口不已，完全沒必要這么復(fù)雜的嘛，簡單說來就是如果你回到過去殺死以前的自己的話，又怎么能有后面的你回到過去自殺呢。

總之，這樣的祖母悖論型的邏輯悖論我們隨便就能想出很多很多。有一個最變態(tài)的悖論說的是，你在未來給自己做了變性手術(shù)，然后回去找到自己，和原來的自己生下了自己。我真服了想出這個邏輯悖論的“淫”（人）。

這些悖論又如何解決呢？物理學(xué)家們研究廣義相對論，確實用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)方法論證出了時空圈環(huán)的可能性，但是祖母悖論又顯然在挑戰(zhàn)我們的常識，沒有人能接受祖母（祖父）悖論會真的發(fā)生。

現(xiàn)代的物理學(xué)家們?yōu)榇藸幷摬恍荩氤隽烁鞣N各樣的解決方案來避免邏輯悖論的發(fā)生，有代表性的解決方案有這么幾種：

第一種，叫作自由意志喪失說。物理學(xué)家說所有該發(fā)生的歷史都已經(jīng)發(fā)生了，你不可能改變這個歷史，所以一旦你回到過去，你就會喪失自由意志，你完全被歷史所控制，你無法改變?nèi)魏螝v史的一丁點。你回到過去殺死祖母的嘗試注定會失敗，可能是因為槍卡殼，可能是因為你突然手軟，可能是因為各種巧合�？傊瑲v史會自我修正，確保不發(fā)生矛盾。

第二種，叫做時空交錯說。物理學(xué)家說你是可以回到過去，但是你回到的那個時空和真實的歷史時空是平行糾纏在一起的，但永遠(yuǎn)不可能相交，你可以看見歷史，但不能影響歷史。這個我聽懂了，不就是說“只能看，不能摸”嘛。你就像一個幽靈，可以觀察過去，但不能與過去互動。

第三種，叫做多歷史說。這個理論首先是由一個叫費曼（Feynman，1918—1988）的美國物理學(xué)家提出來的，他說歷史不止有一個，你可以回去殺死你的祖母，你也可以回去干任何事情，甚至殺死羅斯福讓希特勒取得勝利，什么都可以干。但是請記住，你影響的那個歷史和我們這個世界的歷史不是同一個。

換句話說，當(dāng)你干下了任何改變歷史的事情時，世界就分裂成了兩個世界，在我這個世界中希特勒倒臺了，在你那個世界中希特勒最后成了全世界的偶像。說老實話，這個理論真夠瘋狂的，為了讓時間旅行合理，動不動就克隆出無數(shù)個世界出來。但恰恰是最后這個看起來最瘋狂的理論，卻得到了最多物理學(xué)家的支持，包括像霍金這樣的大科學(xué)家也支持該理論（霍金《大設(shè)計》）。這就是現(xiàn)在大熱的“平行宇宙”說。

難道物理學(xué)家都瘋了嗎？這世界有這么瘋狂嗎，怎么會去相信聽起來如此不靠譜的一個理論呢？這是有原因的。因為在過去幾十年中，隨著物理學(xué)家們對量子物理的深入研究——所謂的量子物理，就是研究比針尖還小幾萬萬萬（至少還得打好幾個萬）億倍的基本粒子的行為的物理學(xué)。物理學(xué)家們越來越發(fā)現(xiàn)，這個世界真是不可思議，很多微觀世界的現(xiàn)象只能用一些聽起來很唯心的、很過分的、很瘋狂的理論去解釋，否則如果按常理的話怎么也說不通，包括這個多歷史的現(xiàn)象似乎在微觀世界中每時每刻都在發(fā)生著。

量子力學(xué)中的“多世界詮釋”認(rèn)為，每當(dāng)一個量子系統(tǒng)面臨選擇時，宇宙就會分裂成多個版本，每個版本對應(yīng)一個可能的結(jié)果。雖然這個詮釋聽起來很瘋狂，但它能干凈利落地解決量子力學(xué)中的測量問題，而且沒有任何違背已知物理定律的地方。如果量子力學(xué)層面的多世界是真實的，那么在宏觀層面也可能存在類似的現(xiàn)象，這就為時間旅行中的平行宇宙解釋提供了理論基礎(chǔ)。

你可能也看出來了，真要想時間旅行，以我們?nèi)祟惉F(xiàn)在的技術(shù)是不可能達(dá)到的。要扭曲時空就必須要有巨大的引力，產(chǎn)生引力就要有巨大的質(zhì)量，而質(zhì)量和能量又是可以互相轉(zhuǎn)換的，所以歸根到底要有巨大的能量。

日裔美籍著名的物理學(xué)家和科普作家加來道雄在他的《不可能的物理學(xué)》中曾經(jīng)做了一個簡單的計算，說：“如果我們能把太陽一天放出的能量全部采集下來的話，可以打開一個只有幾納米大小的蟲洞，這個蟲洞最多只能允許把你分解成無數(shù)的原子通過后，再在另外一頭組裝起來。”這個能量大約是多大呢？太陽24小時放出的能量大約是10^28千瓦時，2015年全球消耗的能量大約是10^14千瓦時，兩者相差了10^14倍，也就是100萬億倍，換句話說，太陽一天放出的能量就夠地球使用100萬億年，嗚呼，看來真是難啊。

但問題還不止于此。根據(jù)廣義相對論，要維持一個蟲洞開放，防止它迅速坍塌，還需要一種具有負(fù)能量的奇異物質(zhì)。

這種物質(zhì)的壓強是負(fù)的，會產(chǎn)生反引力效應(yīng)，對抗蟲洞自身的引力坍塌。雖然量子力學(xué)允許在微觀尺度上存在負(fù)能量密度（卡西米爾效應(yīng)），但要達(dá)到宏觀尺度并足以維持一個可穿越蟲洞，目前看來幾乎不可能。

但你可能也會跟我一樣想到這樣一個問題：我們現(xiàn)在是沒有能力制造時間機器，但是未來人呢？如果在遙遠(yuǎn)遙遠(yuǎn)的未來有人造出了時間機器，那么那個人就有可能乘坐時間機器，回到我們或者我們以前的時代。但是為什么我們從來沒有見到過這樣的未來人呢？歷史上也從未記載有未來人光臨。假設(shè)未來無限遠(yuǎn)的話，假設(shè)時間機器確實可以造出來的話，那么概率再小也應(yīng)該有未來人回來了啊。

有這個想法的人還真不少呢。2005年，為了慶祝國際物理年，同時也是為了慶祝相對論誕生100周年，美國麻省理工學(xué)院舉辦了一場“時間旅行者大會”，舉辦方鄭重地在報紙上刊登廣告，邀請未來的時間旅行者光臨會場，并且攜帶未來的物品作為證據(jù)。大會開了一天，確實來了很多“旅行者”，可惜沒有一個能讓人相信是“時間旅行者”。這些旅行者都辯稱時間旅行只能光著屁股旅行，就像施瓦辛格扮演的終結(jié)者那樣，所以沒有信物。各位親愛的讀者，這件事，你們相信還是不相信呢？

這個“未來人悖論”有兩種可能的解釋：一是時間旅行根本不可能，無論技術(shù)多么先進；二是時間旅行可能，但有某種機制防止時間旅行者干擾歷史，或者時間旅行只能前往時間機器發(fā)明之后的時代，不能前往更早的時代。

好了，關(guān)于時間旅行的話題我們就聊到這里。這個話題其實蠻有趣的，我建議你把我前面說的那些好好地看上三五遍，然后記下來，和朋友喝茶吃飯聊天的時候用自己的語言復(fù)述一遍，保證能讓你大放異彩。本人就是經(jīng)常這樣放放異彩的，結(jié)局往往是話講完了，菜也被別人吃完了。

講完了時間旅行，我們該來說說同星際殖民有關(guān)的話題了。在《銀河英雄傳說》中，自由行星同盟的國父海尼森遠(yuǎn)征兩萬光年，去尋找適合人類居住的外星球。那么真正的星際旅行可能嗎？會遇到什么樣的事情？如果我們真的能在幾十甚至幾百光年（幾萬光年我是不敢想的）的范圍內(nèi)建立第二個、第三個地球，我們這些星際殖民者的日常生活和時空觀念在相對論的理論下又該是一個怎樣的情景呢？

這類題材的科幻小說也不少，包括著名的《銀河英雄傳說》，但是小說中的很多事情都是不可能真實發(fā)生的，真實的世界可能會令人非常沮喪。讓我們先從一堂令人沮喪的算術(shù)課開始這個話題吧。

如果我們要到太陽系以外的地方去殖民，首先我們至少要飛往一個恒星系，只有在恒星的附近才有可能出現(xiàn)適宜人類居住的星球，恒星就是那顆星球的太陽，給它溫暖和能量，如果沒有恒星，那么在黑漆漆的宇宙中我們肯定是會被凍死的。讓我們仰觀蒼穹，看看滿天的星星離地球有多遠(yuǎn)吧。

天文學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)，離地球最近的一顆恒星叫作比鄰星（半人馬座α星C），距離我們的時空距離是4.3光年。所謂光年就是光跑一年走過的距離。光年這個單位，在你小的時候，看到后可能會認(rèn)為是一個時間單位，長大后懂的多一點了，才知道是個距離單位�，F(xiàn)在當(dāng)你有了時空的概念以后，會發(fā)現(xiàn)光年這個單位其實是時空單位。在宇宙空間中，因為時空的不平坦性，其實你是沒法用千米去定義距離的，在宇宙中只能用光年來定義時空距離，你可以把它看成是距離單位，你把它看成是時間單位也問題不大，時間空間已經(jīng)成為一個整體，不分你我。

總之，即使是離我們最近的恒星聽上去也是離我們非常遙遠(yuǎn)的，光都要走4.3年嘛。

同學(xué)們，現(xiàn)在我們來做一些簡單的數(shù)學(xué)計算，看看這顆比鄰星離我們到底有多遠(yuǎn)。以人類目前掌握的技術(shù)而言，最快最快的宇宙飛船能飛得多快呢？即使是按照最樂觀的估計，大概也只能達(dá)到光速的萬分之一。來，算算看，它飛到比鄰星得多少年？沒錯，是4.3萬年。有沒有搞錯？！你驚呼一聲，我以為人類的宇宙飛船已經(jīng)夠快了，沒想到那么慢啊。

抱歉，我這還是給足了人類面子了，阿波羅登月飛船飛到月球差不多用了四天時間，我已經(jīng)讓人類最快的宇宙飛船飛到月球的時間減少到三小時了。而且，我這還是忽略了加速和減速的時間（這大概還要耗掉兩百年呢）�？磥恚匀祟惸壳暗募夹g(shù)實力，飛往比鄰星是沒戲了，4.3萬年，不用說人類的壽命問題，就算你能在飛船上生兒育女一代代地延續(xù)，也沒有任何機器設(shè)備能工作那么久的時間，金屬也會疲勞。

看來必須要提升飛船的速度。那么你們覺得至少要達(dá)到什么速度才有可能進行星際殖民呢？掐指一算，可能得出的結(jié)果是最低速度怎么著也得達(dá)到光速的十分之一，也就是0.1c吧，這樣我們飛到最近的比鄰星就只需要43年了。我們且不談把速度從光速的萬分之一提到光速的十分之一技術(shù)難度有多高，因為今天只是一堂算術(shù)課。

聽起來貌似靠譜，從地球出發(fā)，算上加速減速的時間，飛50年到達(dá)目的地，到了以后發(fā)個電報回來告知情況，地球用四年多時間收到電報。這樣的話，如果我有幸30歲的時候能到NASA（美國國家航空航天局）參與這個偉大的比鄰星探索計劃，那么當(dāng)我84歲的時候就有望聽到從比鄰星那邊傳回來的消息�？偹泷R馬虎虎還能接受，在我有生之年還是有希望知道實驗結(jié)果的。

但是，同學(xué)們啊，千萬別忘了，我們說的只是離地球最近的比鄰星，我們的目的可是要尋找適合人類居住的星球，并不只為了到別的恒星系中看看風(fēng)景。遺憾的是，比鄰星系很可能找不到任何行星，去了也是白去。

按照現(xiàn)在天文學(xué)家的估計，我們距離最近的宜居行星，大概至少有50光年的距離。這也就意味著，我們即便達(dá)到了0.1c的速度，飛過去至少也要花500年的時間。并且隨著最大速度的增加，加速減速需要消耗的時間也會迅速上升，要達(dá)到0.1c的速度，加速減速所需要的時間可能要占到總飛行時間的一半。顯然，人類不可能到來回飛一趟要1000年的地方去拓展殖民地的，就好像你不能指望原始人靠游泳從歐洲去美洲新大陸拓展殖民地一樣。這個速度還是不夠快，還得提升。那你覺得，以50光年考量的話，我們的速度至少要達(dá)到多少，才有可能進行星際殖民呢？

你心里想著可能需要反算一下，也就是我們先設(shè)定多少年能飛到的心理預(yù)期，然后再反推要達(dá)到的速度。經(jīng)過一番掙扎，你可能會想，好吧，不管怎樣，讓我在到達(dá)目的地后，能讓我的親人在有生之年知道我活著到達(dá)就可以了。但是我將非常遺憾地告訴你，不管我們怎么努力，哪怕我們的星際飛行速度能無限接近光速，你的這個樸素的愿望還是無法實現(xiàn)，你的親人也不可能在有生之年得到你的消息。理由很簡單，假設(shè)50光年外的那顆星球叫作“奧丁”（《銀河英雄傳說》中銀河帝國的首都星），你首先至少要用50年的時間飛到奧丁，到達(dá)以后你往回發(fā)一個電報，這個電報也需要50年的時間到達(dá)地球，你在地球上的親人從你出發(fā)那天起最少最少也要等100年才能等到你這個報平安的電報。

這確實是一堂令人沮喪的算術(shù)課。看來，要想星際移民，你出發(fā)的那天就是和你所有親人永別的一天；對你的親人來說，你不但是一去不復(fù)返，而且這一去就是杳無音信，他們等待一生也得不到你平安抵達(dá)的消息。

但是，如果我們的飛船速度能在很短的時間內(nèi)加速到無限接近光速（雖然這在今天在技術(shù)上還是無法想象的，甚至連理論上的可能都沒有），對于星際旅行者的你來說，情況卻要樂觀得多，50光年的距離對你來說就像是在地球上做了一次長途旅行而已。根據(jù)時空中運動速度恒定的原理，你在空間中的運動速度會分走你在時間中運動的速度，換句話說，你飛得越快，你的時間流逝得越慢。假設(shè)你以0.9999c的速度飛向50光年外的奧丁星的話，你自己感覺僅僅用81天就抵達(dá)了，而你在地球上的親人則已經(jīng)老了50歲，我們用下面的時空運動圖來表現(xiàn)這個概念：

在這張圖中，大家都以奧丁星為參照物，地球上的人在時間中運動得很快（接近光速），但是在空間中運動得很慢；而星際飛船上的你則恰恰相反，你在時間中運動得很慢，但是在空間中運動得飛快（接近光速）。所以，以你自己的感覺，你沒有用多少時間就從地球飛過來了，但與此同時，地球上的時間卻在飛速流逝。

這就是著名的“雙生子佯謬”：一對雙胞胎，一個留在地球上，一個乘坐接近光速的飛船進行星際旅行。當(dāng)旅行者返回地球時，他會發(fā)現(xiàn)留在地球上的兄弟比自己老得多。雖然這聽起來像是一個佯謬（如果運動是相對的，那么從旅行者的角度看，地球上的兄弟也在高速運動，為什么不是地球上的兄弟更年輕呢？），但實際上這并不是真正的佯謬。因為旅行者經(jīng)歷了加速和減速過程，而留在地球上的人始終處于慣性系中，兩者的處境并不對稱。通過詳細(xì)計算可以證明，旅行者的確會比留在地球上的兄弟年輕。

沿著上面這個思路，我們可以得出一個推論：如果地球和奧丁的時空距離是50光年的話，那么就意味著它們的時間距離至少為50年，也就是說，這兩顆星球的人想要發(fā)生任何相互接觸，不管是通訊還是旅行，總之，這個50年是不可逾越的。我們現(xiàn)在假設(shè)你供職于地球上的一家公司，公司派你去奧丁的分公司出差，你坐上星際飛船到達(dá)奧丁，辦了幾天公事再回到地球的時候，盡管你自己覺得只用了幾個月甚至更短的時間，但是地球已經(jīng)過去了一百多年，你的老板早就過世了，你供職的這家公司是否還存在也很難說了。因此，在星際殖民時代，恐怕不會發(fā)生派人去別的星球出差辦點事再回來這種事情，雖然這樣的情節(jié)在星際殖民題材的科幻小說中比比皆是（比如電影《阿凡達(dá)》）。

那么我們再來看看在星際殖民時代的約會又會有哪些特點呢？你和你的朋友都在地球上，有一天你們心血來潮相約要到奧丁去見面，比如說你們約定在一年后的今天見面，然后分手各自準(zhǔn)備行程去了。我提醒你們注意，你們千萬不要以自己的手表為準(zhǔn)，哪怕你們分手的時候?qū)Ρ韺Φ迷倬_也沒用。你們必須非常精確地算準(zhǔn)你們的時空坐標(biāo)，特別要注意時空運動速度恒定這條鐵律，各自小心翼翼地算好自己的空間運動速度會如何影響時間運動速度，否則將要發(fā)生的可就完全不是一個人早到一會兒等著另外一個人飛過來，而是很可能發(fā)生這種情形：先到的一個人苦苦等待一生之后，老得牙齒都快掉光了才終于見到了活蹦亂跳的另外一個人。

在星際旅行時代，兩個人的年齡再也無法處于一種穩(wěn)定的狀態(tài)了。拿《銀河英雄傳說》里面的故事來說，情節(jié)會變成這樣：米達(dá)麥亞和羅嚴(yán)塔爾奉命去星際空間打擊海盜，這兩人指揮著各自的戰(zhàn)艦出發(fā)了。由于戰(zhàn)事激烈，他們在廣袤的太空中作戰(zhàn)，經(jīng)常要變換自己飛船的速度，而且偶爾能剛好在太空中會合一下，互相見見面。于是在這些日子里，他們會對每次見面相隔的時間產(chǎn)生完全截然不同的意見，米達(dá)麥亞覺得隔了好幾個月才遇上羅嚴(yán)塔爾，而羅嚴(yán)塔爾卻說我們昨天才剛剛見過面呀。下一次見面的時候，米達(dá)麥亞覺得也就過了不到一個禮拜，但是羅嚴(yán)塔爾卻堅持聲稱至少已過去了三個月。這哥倆每見一次面就爭吵一次。他們都得特別小心地控制自己飛船速度，萬一速度太快了，等他們回到奧丁的時候，他們的司令官萊因哈特就已經(jīng)過世很多年了。

因此，在星際殖民時代，必須建立宇宙歷、宇宙標(biāo)準(zhǔn)時和統(tǒng)一的時空坐標(biāo)參照系。好在咱們的銀河系有一個好處，那就是所有的恒星基本處在相對靜止的狀態(tài)。我們地球和奧丁星之間的相對運動速度應(yīng)該是很小的，并且我們不妨假設(shè)人在奧丁星和在地球上所受到的引力大小基本相當(dāng)。這個應(yīng)當(dāng)好理解，人類不會習(xí)慣在一個能使自己體重突然增加好幾倍或者輕好幾倍的地方長期生活，總還是要在一個能基本適應(yīng)的范圍內(nèi)，而這個引力大小對于時空彎曲程度來說是可以忽略不計的。

所以，如果真到了那個在奧丁星殖民的時代，地奧聯(lián)邦政府可能會同意我的建議，把地球和奧丁星看成是一個大的參考系，這個參考系跨越了50光年的時空，在這個50光年的范圍內(nèi)建立時空坐標(biāo)。以新的宇宙歷法規(guī)則通過的那天零時為銀河紀(jì)年元年，仍以一個地球日和一個地球年作為標(biāo)準(zhǔn)宇宙歷法的標(biāo)準(zhǔn)日和標(biāo)準(zhǔn)年，在銀河紀(jì)元元年的零時零分啟動一只精心調(diào)快過的原子鐘，然后把這只原子鐘放上星際飛船，以接近光速的速度帶到奧丁星，到達(dá)以后再把原子鐘的頻率調(diào)成跟在地球上一樣。

于是我們會看到，在奧丁星上的宇宙歷生效的那個時刻，原子鐘顯示的可能已經(jīng)是：銀河紀(jì)年50年2月21日9時13分10秒。因此，奧丁星上的宇宙標(biāo)準(zhǔn)歷和標(biāo)準(zhǔn)時的時間是直接從50年后開始的，而不是像地球一樣從元年開始，當(dāng)然，奧丁星上的人必然還要根據(jù)自己星球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)日期（奧丁星不一定有衛(wèi)星，所以可能沒有月份的概念）制定自己的地方時，以便生活。

所以，奧丁星上的手表一般都必須顯示兩個時間，一個是標(biāo)準(zhǔn)宇宙歷的時間，一個是奧丁歷的時間。這些手表還得有一個特殊功能，那就是登上星際飛船后，可以根據(jù)星際飛船的飛行速度調(diào)節(jié)手表的頻率，飛得越快，表的頻率就得跟著調(diào)得越高。

假想一下你在星際飛船上看著時間飛快地跳動，一年一年就在你眼前像走馬燈一樣流逝，你會產(chǎn)生一種什么樣的感覺呢？最要命的是，這些走馬燈般流逝的時間并不是幻覺，而是實實在在地發(fā)生在地球和奧丁星上的時間流逝。地奧聯(lián)邦政府還有一條不得不頒布的法令，那就是所有的星際飛船上的時間頻率調(diào)快的行為都必須全部詳細(xì)記錄在案，調(diào)快頻率后流逝的時間不能算作年齡的增長。如果不頒布這條法令，那么這個世界的倫理就要徹底混亂了，人們再也搞不清楚誰比誰年齡大了。

以上這些就是最粗略的星際殖民時代的時間觀念。對于那些要登上星際飛船的人來說，他們必須要做好十足的心理準(zhǔn)備，因為登上飛船的那個時刻就是他們真正告別過去、奔向未來的時刻。星際飛船是一艘真正的時間機器，只不過這部時間機器只能把人帶向未來而無法返回過去。一旦登上了星際飛船，那么過去的一切就將過去，對于過去的一切親朋好友來說，你死了，而對你自己來說，親朋好友們死了，因為你們此生再也不可能相見了。當(dāng)親朋好友們向你揮手道別，看著你登上星際飛船的景象，那就跟看著你走入棺材是一模一樣的心情。

各位親愛的讀者，我很想知道，此時此刻的你對于星際殖民時代是感到興奮呢，還是沮喪呢？過去曾經(jīng)看到過的很多此類題材的科幻小說和科幻電影，是不是都有一點點變味了呢？

這種時間膨脹效應(yīng)對星際殖民社會的結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。首先，星際殖民很可能不再是個人行為，而是整個社區(qū)、甚至整個文明的遷移。一艘星際飛船可能需要搭載數(shù)千甚至數(shù)萬人，形成一個自給自足的封閉生態(tài)系統(tǒng)。這些殖民者必須接受他們與母星文明永久分離的現(xiàn)實，他們的后代將在一個完全不同的時間框架下生活。

其次，星際貿(mào)易的模式也會發(fā)生根本改變。由于時間延遲效應(yīng)，實時貿(mào)易變得不可能。一艘貿(mào)易飛船從地球出發(fā)，到達(dá)奧丁星可能需要幾十年（地球時間），而在奧丁星卸貨、裝貨、再返回地球，又是一個幾十年。等飛船回到地球時，可能已經(jīng)過去了一個世紀(jì)。這意味著星際貿(mào)易不再是簡單的商品交換，而更像是一種時間膠囊——將地球的文化、技術(shù)“封存”起來，送到未來的奧丁星，同時將奧丁星的資源和文化“封存”送回未來的地球。

第三，星際政治也會變得異常復(fù)雜。一個跨越光年的帝國如何維持統(tǒng)一？信息傳遞的延遲意味著中央政府的指令需要幾十年才能到達(dá)邊疆，而邊疆的報告也需要同樣長的時間才能返回。這必然導(dǎo)致地方的高度自治，甚至可能最終導(dǎo)致文明的分裂。每個殖民星球都可能發(fā)展出自己獨特的文化、語言甚至生物學(xué)特征（由于遺傳漂變和不同的選擇壓力）。

盡管相對論明確規(guī)定了光速不可超越，但科學(xué)家們?nèi)栽谔剿鞲鞣N可能繞過這一限制的方法。這些方法大多數(shù)仍然停留在理論階段，但為我們提供了思考星際旅行可能性的新視角。

蟲洞：如前所述，蟲洞是連接時空不同區(qū)域的隧道。如果能夠制造或發(fā)現(xiàn)一個穩(wěn)定的蟲洞，就可以在瞬間跨越巨大的空間距離。然而，維持蟲洞開放需要負(fù)能量物質(zhì)，這種物質(zhì)是否真的存在還是個未知數(shù)。

曲速驅(qū)動：這個概念最早由墨西哥物理學(xué)家米格爾·阿爾庫別雷于1994年提出。其基本思想不是讓飛船在空間中運動，而是讓空間本身運動。飛船位于一個“曲速泡”中，前面的空間被壓縮，后面的空間被擴張，這樣飛船就可以在不違反相對論的情況下“超光速”移動。然而，實現(xiàn)這一技術(shù)需要大量負(fù)能量，目前還只是理論上的可能性。

量子糾纏：量子糾纏允許兩個粒子無論相距多遠(yuǎn)都能瞬間影響對方的狀態(tài)。一些科學(xué)家提出，這可能被用于超光速通訊。然而，量子糾纏不能傳遞經(jīng)典信息，因此不能用于超光速旅行或?qū)崟r通訊。

高維空間：一些理論認(rèn)為，我們的宇宙可能有更多的維度，而我們感知到的只是其中的四個（三維空間加一維時間）。如果能夠在更高維度中旅行，就可能繞過三維空間中的光速限制。但這純粹是理論推測，沒有任何實驗證據(jù)。

當(dāng)我們思考光速極限、時間旅行和星際殖民這些問題時，我們實際上是在思考人類在宇宙中的位置和未來。

光速極限不是一個隨意的限制，而是時空本身的基本屬性。它告訴我們，宇宙有一個基本的節(jié)奏，一個不可逾越的速度。這個限制既是一種約束，也是一種保護——它確保了因果關(guān)系的完整性，防止了時間旅行帶來的邏輯悖論。

時空的統(tǒng)一性則揭示了宇宙的深層結(jié)構(gòu)。時間和空間不是獨立的背景，而是相互交織的舞臺。我們在這個舞臺上表演，我們的每一個動作都同時涉及空間的變化和時間流逝。

星際殖民的可能性向我們展示了人類的潛力和局限。一方面，我們可能永遠(yuǎn)被限制在太陽系內(nèi)，最多擴展到最近的幾個恒星。另一方面，如果我們能夠克服技術(shù)和心理上的障礙，我們可能成為一個真正的星際物種，將生命的火花傳播到宇宙的其他角落。

時間旅行的問題則讓我們思考自由意志和決定論的關(guān)系。如果我們真的能夠回到過去，我們是否真的能夠改變歷史？還是我們的一切行為都已經(jīng)被預(yù)先決定？

這些問題沒有簡單的答案。但它們值得我們思考，因為它們觸及了存在的本質(zhì)。當(dāng)我們仰望星空時，我們不僅看到了光點，我們看到的是可能性、挑戰(zhàn)和奧秘。

在結(jié)束這篇長文之前，我想引用卡爾·薩根在《暗淡藍(lán)點》中的一段話：

“再看看那個光點，它就在這里。這是家園，這是我們。你所愛的每一個人，你認(rèn)識的每一個人，你聽說過的每一個人，曾經(jīng)有過的每一個人，都在它上面度過他們的一生。我們的歡樂與痛苦聚集在一起，數(shù)以千計的自以為是的宗教、意識形態(tài)和經(jīng)濟學(xué)說，每一個獵人與糧秣征收員，每一個英雄與懦夫，每一個文明的締造者與毀滅者，每一個國王與農(nóng)夫，每一對年輕情侶，每一個母親和父親，滿懷希望的孩子、發(fā)明家和探險家，每一個德高望重的教師，每一個腐敗的政客，每一個‘超級明星’，每一個‘最高領(lǐng)袖’，人類歷史上的每一個圣人與罪犯，都住在這里——一粒懸浮在陽光中的微塵�！�

在宇宙的尺度上，地球確實只是一個“暗淡藍(lán)點”。但正是從這個微小的點上，我們開始了對宇宙的探索。我們可能永遠(yuǎn)無法超越光速，我們可能永遠(yuǎn)無法進行時間旅行，我們可能永遠(yuǎn)只能殖民有限的幾個星球。但正是這種探索本身，這種對知識的渴望，這種對未知的好奇，定義了人類這一物種。

光速可能是一個限制，但它也是一個邀請——邀請我們以更深刻的方式理解宇宙，理解時間，理解空間，最終理解我們自己。當(dāng)我們理解了時空的本質(zhì)，理解了光速極限的原因，我們也就理解了我們在宇宙中的位置：我們是宇宙的一部分，是時空的產(chǎn)物，是光速限制下的生命形式。但正是這種限制，賦予了我們存在的意義，賦予了我們探索的價值。

在無限的宇宙中，我們是有限的；在永恒的時間中，我們是短暫的。但正是這種有限和短暫，使我們珍惜每一刻，使我們努力探索，使我們不斷超越。光速不能被超越，但人類的精神可以超越許多界限。這，或許就是我們在宇宙中最獨特的位置。