坐时光机穿越时空?你可能会丧命
2021-03-17 14:59

坐时光机穿越时空?你可能会丧命

本文来自微信公众号:中科院物理所(ID:cas-iop),作者:David B. Clear,原文标题:《各位时间旅行者们,请注意了》,头图来自:《回到未来》


我们经常在各类科幻作品中看到“时间旅行”的题材。但是时间旅行是真的可以实现的吗?时间旅行本身是否安全?今天我们不聊“相对论”“改变时间线”之类的东西,我们从地球的运动方式出发,谈一件时间旅行者们必须注意的事情。所以各位时间旅行者们请注意......



时间机器!这是一件多么炫酷的事情!


你再也不会赶不上deadline,你可以痛快地教训小时候欺负过你的恶霸,与年轻的自己一起玩耍。但是别高兴得太早,时间机器有一个很严重的问题——它会在瞬间杀死你。


让我来告诉你为什么。


我们行星的运动速度,比你想象的快得多


图片来源:Wikimedia


是不是很神奇?我们的蔚蓝色星球就这么安安静静地悬浮在太空之中,缓慢地绕轴旋转,太阳东出西落,日夜交替。如此静谧,如此平和。


但是这整个图像其实是一个误解。或许更好的展示方式是这种:


图片来源:Wikimedia  作者有改动


这也不够准确。但是至少传递了第一张图像没传达的东西。尽管从太空中观察,地球看起来转得很慢,但是实际上并非如此。诚然,一天有二十四个小时,这就是我们的星球自转一周的用时。但是地球是巨大的,它不是一颗玻璃珠。地球的周长是40075公里(约25000英里),半径是6371公里(约4000英里)。这意味着地球表面的任何一点都以十分疯狂的速度运动。如果你不明白为什么的话,看看下面这张动画:



红色和绿色的球具有同样的角速度,也就是说,它们扫过同样角度,花费的时间相同。但是切向速率是不同的。绿色的球在空间中的运动速度比红球快得多。这也只是在两个球只相距一英寸的情况下。想象一下,如果绿球与红球相隔10英寸,它会比红球快多少?如果相隔200英寸呢?如果相隔253,440,000 英寸,那么绿球的运动速度将会快得让人毛骨悚然。


253,440,000 英寸对应于4000英里,大约是地球的半径——6371公里。


你知道这意味着什么吗?这意味着你就像这颗绿球一样,处在距离转动中心点6371公里的位置,即使红色和蓝色的球就像地球一样花费整整24个小时来转完一圈,你依旧会以460米/秒的疯狂速度飞驰。你只是没有意识到而已,因为地面和大气,以及周围的一切都以和你同样的速度运动着。


这就好比你坐在飞机里,向嘴里扔了一颗花生,这颗花生饼不会象一颗子弹一样贯穿你的头,将你置于死地。即使这颗花生正以几百英里每小时的速度运动,但因为你和它的运动速度是几乎一样的,所以它并不会伤害到你。


除此之外,我们的星球除了自转,还会绕着太阳进行公转。公转的速度大约是30公里/秒。


图片来源:Wikimedia  作者有改动


是的,地球要整整一年才能绕太阳一圈,但是这并不意味着它运行缓慢。这只意味着它走过了非常长的距离。


为什么时间旅行者需要关心地球的运动


你还没有发现问题所在吗?


假设你有一台时间机器。这台时间机器大概就长电话亭的样子。里面有一些控制杆和按钮,可以让你来精确设定穿越到未来或过去的哪一天。所以,如果想看霸王龙,你……


事实上,或许我们应该首先尝试安全一点的事情。我们将时间倒退一分钟,如何?只是来确认下这个玩意儿功能正常。


于是你在时间机器里设定好时间:去一分钟前,然后按下确认按钮。然后会发生什么呢?


答案是:你会死掉。你会变成一个“充气的羊皮袋”,气体会从你的肠胃中排出,你会同时进行排便、排尿和呕吐。


哈?为什么会这样?


原因是:地球以每秒30公里的速度绕太阳运转。因此,一分钟内它将行驶30*60=1800公里。这大约是国际空间站高度的4.5倍。因此,当你站在“电话亭”里的时候,时间倒流了,地球从你的脚下迅速抽离。你会悬浮在太空中,而处在真空中的主要后果之一,就是上面提到的“山羊皮”般的恐怖情形。


如果时间机器可以在空间中移动呢?


如果你的时间机器不但可以实现时间旅行,而且可以实现空间旅行,那么你的时间机器似乎还是可以用一用的。然而这样仍然是十分危险的。


假如我们穿越到1000年以前,但是你知道1000年以前我们的地球在宇宙的哪里吗?你不仅需要知道在哪里,还需要知道极其精确的位置。因为即使一个非常小的错误,时间机器都有可能把你送到外太空,或者地壳、山脉、大气层中,这多危险啊。


不仅如此,即使你精确地知道在那一时间我们地球的位置,但是你敢穿越吗,你知道那里有什么东西等着你吗?没准那里刚好有一只恐龙等着你,然后你就变成了恐龙的食物......


即使我们假定那儿既没有恐龙,也没有其他的危险的东西,我们仍然需要注意一些其他的问题。比如你的时间机器必须匹配地球的速率和方向,也就是匹配速度。否则的话,考虑到地球如此快速的移动速度,其难度就像要登上一辆迎面而来的子弹头快车一样。


并且,为了避免你就像蚊子一样被地球撞击,你同样需要考虑太阳以及整个太阳系在银河系是如何呼啸而过的。


注意,看这儿:


图片来源:Wikimedia


我们的太阳系在太空中的运动轨迹是这样的。黄色的球是太阳,浅蓝色的绕着太阳作螺旋状运动的球就是地球。要想用完时间机器后活下来,你需要在这个疯狂的旋转的球上安全着陆。


所以,正如你所见,时间机器几乎肯定会置你于死地。


唯一避免危险的方法是,它能以极度精确的速度将你传送到太空中,确保你不会出现在恐龙或其它危险物附近,并使你朝着正确的方向加速,来匹配地球的速度。考虑到这一切,不管你多么想胖揍幼儿园里的恶霸一顿,冒险似乎都不值得。


原文链接:

https://medium.com/i-wanna-know/why-a-time-machine-would-instantly-kill-you-c7c87e397f49


本文来自微信公众号:中科院物理所(ID:cas-iop),作者:David B. Clear,翻译:xux,审校:C&C

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