互动科普

浦岛太郎在以接近光速飞行的龙宫滞留，去到了未来!？

所谓去到未来的时间旅行，是指“去到了比自己所经过的时间更后的未来的一种状况”。理解为何能够去到未来，关键是要懂得“狭义相对论”。根据狭义相对论，以越是接近光速（真空中的光速：约每秒30万千米）的速度行进，时间流动越慢。

许多人都知道日本的一个关于“浦岛太郎”的传说注。他到海底龙宫去住了大约3年，重新回到陆地，看到的已经是他所认识的人全都早已不在人世的一个未来世界。

我们假定浦岛太郎所住的龙宫就是一艘接近光速飞行的宇宙飞船。假设龙宫运动的速度是光速的99.995%，那么，通过计算可以知道，浦岛太郎在龙宫度过3年相当于地上的300年。这大概可以算是对浦岛太郎故事的一种“科学解释”吧。

周围就有去到未来时间旅行的事情!？

其实，自然界中就有像浦岛太郎那样的事情发生。宇宙射线（来自宇宙的放射线）碰撞到大气分子会产生出一种叫做μ子的基本粒子。μ子只有大约100万分之2秒的寿命，几乎立即就会转变为其他基本粒子（衰变）。寿命如此短暂，按理说，在大气上层产生的μ子行进仅仅大约1千米就会消失，不可能来到地面。

然而，碰撞大气所产生的μ子以接近光速的速度行进，它们的时间流动变慢，寿命变长，因而能够行进十几到数百千米，来到地面而被我们探测到。

在一种叫做“加速器”的可以把电子等带电粒子加速到接近光速的实验装置中也观测到了基本粒子的寿命明显变长。对于使用加速器进行实验的物理学家来说，“去到未来的时间旅行”不过是一种稀松平常的现象。

去到未来的时间旅行的实例

宇宙射线碰撞到大气产生出μ子。μ子寿命极短，几乎在瞬间就会转化为其他基本粒子，本来是到达不了地面的。但是，碰撞产生的μ子由于是以接近光速的速度行进，时间流动变慢，相当于寿命延长，实际上能够到达地面。对于μ子而言，它们从产生到抵达地面所经历的时间要小于自己的寿命，这也就相当于它们旅行到了未来。

图：若不考虑相对论，μ子本来应该瞬间即告寿命完结，发生衰变而消失。

（本文发表于《科学世界》2012年第5期）