科学幻想与前沿科学的互动

　　自20世纪以来，时有一些听上去像是科学幻想小说的推测，被当作严肃的科学理论加以对待。但有的时候，科学提出的概念却比科学幻想小说更为新奇，黑洞和虫洞即是明显的实例。最近，科幻大片《星际穿越》大火，一位名叫基普·索恩的天体物理学家也进入了公众的视线。他是这部影片的“幕后军师”，影片所展现的星际穿越的核心概念，即源自他的研究成果。

　　索恩是美国加州理工学院教授、当今世界著名的相对论专家。他20多年前写就的《黑洞与时间弯曲：爱因斯坦的奇异遗产》一书，内容艰深，话题却很有趣，因而广有影响，一版再版。作者在书的前言中写道：“读这本书的人应怀着两种目标：学一些我们物理宇宙中的尽管奇异却很真实的可靠事实；欣赏那些我们还不那么有把握的奇思妙想。”

　　由此可见，这位严肃的科学家也有思想开放、亲和谐趣的一面。他曾感叹：时间旅行曾经仅仅是科幻作家们的领地。严肃的科学家对其像躲避瘟疫一般唯恐避之不及—哪怕是在用笔名写小说或是私下里阅读的时候。时代真是变了！现在能够在严肃的科学期刊上发现出自著名理论物理学家之手、关于时间旅行的学术性分析了……为什么会发生这样的改变？因为我们物理学家已经意识到时间的本质是一个极为重要的议题，不能仅仅被遗落在科幻作家手中。

　　在这本书的最后一章“虫洞和时间机器”里，索恩提出了一个问题：“高度发达的文明，能在超空间凿开虫洞做快速星际旅行，并从时间机器回到过去吗？”并且记述了这样一件事：1985年的一天。他接到老朋友、康奈尔大学天体物理学家兼科普作家卡尔·萨根打来的一个电话。萨根说：“我刚写完一本小说，讲人类第一次同外星文明打交道。不过有点儿麻烦。我想尽量把科学的东西写得准确一些。我怕把某些引力物理的东西弄错了，你能替我看看吗？”

　　萨根提到的自己那部科幻小说名为《接触》(后来由好莱坞拍成电影《超时空接触》)，内容涉及所谓太空中的虫洞— 一种空间时间隧道。他让他的女主角阿洛维落进地球附近的一个黑洞，然后穿过超空间，一小时后出现在26光年远的织女星旁。

　　索恩看过小说手稿后从专业角度进行了深入思考，认为萨根的小说得改：阿洛维不可能从一个黑洞的中心穿过超空间到达文明宇宙的另一个部分。因为，任何黑洞都不断受电磁真空小涨落和少量辐射的攻击。这些涨落和辐射落进黑洞时，被黑洞引力加速到巨大能量，然后暴雨般落向可能被人们借以穿越超空间的任何“封闭小宇宙”或“隧道”或宇宙飞船。因此，任何做超空间旅行的飞船都会在启动前就被“暴雨”摧毁。索恩的建议是：萨根可以把黑洞换成穿过超空间的虫洞。

　　实际上，在爱因斯坦的广义相对论中，时空可能弯曲到与自身重合，时间圈和空间圈因此可能出现。20世纪30年代中期，爱因斯坦在与内森·罗森一道进行的研究中就已预见了此种可能性。正因为如此，虫洞有时也被称作“爱因斯坦—罗森桥”。宇航员穿过虫洞，从A点到达B点有可能要比光由“正常”路线从A点传播到B点要快一些。以这种方式超过光速，宇航员同样能在时光中倒行。所以，若想旅行到过去，宇航员就必须向适当的方向穿过虫洞，然后高速地穿过“正常”空间回到其出发点，从而在太空中形成一个闭合圈。

　　值得玩味的是，在萨根科幻小说的激发下，为了弄清一些奇异的事态是实际可能的，而非一种荒谬的猜测，索恩及其合作者随即制定了一项广泛的研究计划，并且很快就获得了有趣的发现，一时间传为佳话。多年以后索恩在一次演讲中说道：“一本像《接触》这样的科学幻想小说，在科学研究上促成了一个重要的新方向，这很少见，也许真是绝无仅有的。”

　　关于索恩，霍金在《果壳中的宇宙》一书中有言：“我的朋友兼合作者基普·索恩和我打过许多赌。他不是一位人云亦云的物理学家。这种品格使他具有勇气成为以实际的可行性来讨论时间旅行的第一位严肃的科学家。”

　　霍金和索恩打的是什么赌呢？霍金前妻简·霍金的回忆录《音乐移动群星》有一段描述：“他(霍金)现在喜欢搞各种小闹剧。他和基普·索恩打了个赌，认为天鹅X-1号星座中没有黑洞。如果确是如此的话，基普必须为他订4年《私家侦探》杂志。如果存在黑洞的话，史蒂芬则为基普订一年《藏春阁》杂志。”

　　打赌的结果如何？霍金在《时间简史》新版中写道：“事实上，从我们打赌的1975年迄今，虽然天鹅X-1号的情形并没有改变太多，但是人们已经积累了这么多对黑洞有利的观测证据，我只好认输。我进行了约定的赔偿，那就是给基普订阅一年的《藏春阁》，还是使他开放的妻子相当恼火。” 　《中国科学报》 (2014-12-26 第18版 读书)