M:向着过去旅行产生了如此荒唐的谬论,所以没有一个科学家认真看待它。但是向着未来旅行就是另一回事了。假定一个宇宙飞船在1980年出发,以接近光速飞行。
M:飞船飞得越快,它的时间就过得越慢。在飞船中的宇宙航行员看来,时间还如往常一样。但是在我们看来,他们就仿佛雕塑像一般。
M:飞船飞到另一个星系,又返回来。对飞船中的宇航员来说,这趟旅行只经历了5年。可是,在飞船回到地球登陆时,地球已过了几千年。
M:这种时间旅行是无法导致谬论的,宇航员却自然地进入了地球的未来。他们再也回不来了。
只有回到过去的时间旅行才会引起矛盾。只要一个人或一件事物飞向未来,而不再回来,就不会有谬论。当你夜间睡觉时,在某种意义上讲,你就是走向未来。一个人可以被置于休眠状态,一千年以后再使他苏醒。很多科学幻想小说就是以这类“时间旅行”为基调的,较著名的有威尔斯的《当熟睡者醒来时》。
爱因斯坦的相对论给出了一种完全不同的方法到未来去旅行。按照狭义相对论,一个物体相对于静止的观察者而言,它运动越快,它的时间就过得越慢。比如,有一个宇宙飞船以接近光速在飞行,那么飞船上的时间就要此地球上慢得多。在飞船止,宇航员丝毫不会感到有任何异常。他的时钟看来在正常地走着,他的心脏会以正常的速率跳动。可是,如果地球上的观察者有什么办法能看到它们的话,他们看上去将运动得如此缓慢,就好像待在那里不动一样。
令v是宇宙飞船的速度,c是光速,二者采用同样的单位。令T是宇航员在飞船上测量的时间间隔,T‘是地球上的观察者测得飞船上同一事件的时间间隔。两个时间间隔之间的关系由下式给出:读者们大概乐意给飞船以各种不同的速度,比如说光速c等等。然后算,在飞船上飞行一年相当于地球上过多少年。这样一个班级讨论将使读者们知道一些“时间延迟”的性质——相对论中著名的罗伦兹变换公式之一。这也是训练计算的好练习。