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相聲大師侯寶林有一個著名的相聲段子《醉酒》，講的是兩個人喝醉了互相吹牛，一個老兄挑釁：看，我的手電棒一摁電門，出來一個光柱，你不是厲害嗎，你順著我這柱子爬上去呀！另一位老兄說：你別來這一套，我能爬上去，可是我爬到半道，你一關(guān)電門我掉下來怎么辦？

相聲《醉酒》的演員，相聲大師侯寶林和郭全寶

其實這里面的科學(xué)問題是值得討論一下子的。

首先，能不能順著手電棒的光柱爬上去？大家肯定回答不能。那為什么呢？

光子雖然靜止質(zhì)量為零（所以不能靜止），但是帶有能量和動量，不管是被物體吸收還是反射，都會對物體產(chǎn)生壓力。所以當(dāng)光柱照到人身上的時候，是會產(chǎn)生一定的壓力的，這個壓力被稱為“光壓”。當(dāng)然，手電筒的光壓太小了，以至于我們感受不到，但如果換作是強激光那就不一樣了。比如霍金的攝星計劃就是想利用激光的光壓給他的那些微型飛行器施加壓力加速，最終達(dá)到極高的速度（比如光速的四分之一）。

突破攝星計劃官網(wǎng)發(fā)布的設(shè)計圖 | breakthroughinitiatives.org

如此說來，如果手電筒的光柱足夠強，使得光壓能夠和那位老兄的重量平衡，同時他又穿著合適的衣服做好防護保證光壓不至于傷害到自己的話，那他是有可能順著光柱爬上去的。

相聲里涉及到的第二個問題是：電門關(guān)掉，往上爬的那位老兄會不會掉下來？

當(dāng)然會，但是不會立刻掉下來。比如，如果他已經(jīng)爬到了離地面30萬千米的高度（就是一個假設(shè)啊，不要問我他怎么爬了那么高），那就要等電門關(guān)閉一秒鐘之后他才會掉下來。這是因為電門關(guān)了之后，光源最后發(fā)出的光需要一秒鐘才能到達(dá)那位老兄所在的位置（光速是每秒30萬千米），在這段時間之中這一高度的光壓是持續(xù)存在的。然而當(dāng)一秒鐘結(jié)束后光壓就會消失，這位老兄也就會掉下來了——看來拒絕爬光柱是正確的選擇！

同樣的道理，如果一個離我們13億光年（光年是距離單位，是光在一年跑過的距離）遠(yuǎn)的天體毀滅了，那我們要等13億年才能感覺到，因為它在毀滅之前那一瞬間發(fā)出的光會繼續(xù)傳播，經(jīng)過13億年才到達(dá)我們這里。光是如此，任何輻射、信息和信號的傳播也是如此，離開產(chǎn)生的源之后，和源就不再有關(guān)系，也不會因為源毀滅而滅掉。當(dāng)然，在傳播的過程中這些信號有可能被吸收掉，甚至通過各種過程轉(zhuǎn)換成為其他形式的物質(zhì)或者能量，這就是另外的問題了。

我之所以專門提到“13億光年”，是因為2016年2月11日美國的LIGO項目宣布的人類第一次直接探測到的引力波事件中，兩個產(chǎn)生這一引力波信號的黑洞距離地球就是13億光年遠(yuǎn)，而LIGO探測到的引力波信號就是經(jīng)過13億年的旅行之后到達(dá)地球的。這個引力波信號產(chǎn)生的過程只持續(xù)了不到一秒鐘，當(dāng)兩個黑洞并合成一個黑洞之后就不再產(chǎn)生引力波，也就相當(dāng)于產(chǎn)生引力波的源毀滅了。

電腦模擬的黑洞相互旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生引力波示意圖 | Ligo.org

其實，大部分情況下，當(dāng)天文學(xué)家觀測到的遠(yuǎn)處天體的信號時，那個產(chǎn)生信號的天體源已經(jīng)毀滅（比如超新星爆發(fā)和伽馬射線暴），或者不再產(chǎn)生這種信號（比如恒星變成白矮星了），又或者產(chǎn)生的信號已經(jīng)改變了（比如當(dāng)天體的溫度產(chǎn)生了變化，其輻射也會變化）。所以，雖然宇宙大爆炸早就發(fā)生了（大約137億年之前），但是我們今天仍然可以接收到大爆炸發(fā)生不久之后就產(chǎn)生的信號——這就是宇宙微波背景輻射。

可以說，天文學(xué)家永遠(yuǎn)是在進行宇宙考古。

由于光的傳播速度是有限的（也就是光速，光速是常數(shù)，不會改變），當(dāng)一個天體發(fā)出信號后，需要一定的時間才能到達(dá)地球，所以天文學(xué)家們能“看”到的天體中，離我們越遠(yuǎn)的，其信號也就越古老。因此，原則上我們沒有辦法“知道”遠(yuǎn)處宇宙“現(xiàn)在”的情況，但是我們可以建立宇宙演化的模型，通過觀測和理論計算檢驗?zāi)Ｐ偷恼_性，然后使用模型推測遠(yuǎn)處宇宙“現(xiàn)在”的情況。

但是有兩種情況可能是例外，一種是量子糾纏，另一種就是蟲洞。

假如宇宙遠(yuǎn)處的天體產(chǎn)生了處于糾纏態(tài)的光子，一部分留在那個天體附近（比如被囚禁在彎曲的時空里面），一部分逃出來到達(dá)了地球，那么當(dāng)我們測量到到達(dá)地球的光子時、知道了這些光子的狀態(tài)，同時有理論告訴我們這個糾纏態(tài)的性質(zhì)，那么原則上我們就知道了遠(yuǎn)處天體附近的光子的狀態(tài)，從而知道那里“現(xiàn)在”的情況——仿佛發(fā)生了時空穿越；如果宇宙中真的存在蟲洞，那么通過蟲洞也可以“瞬時”知道遠(yuǎn)處宇宙“現(xiàn)在”的情況。

實際上，有些學(xué)者推測，蟲洞和量子糾纏本質(zhì)上就是一回事，只不過這仍然是科學(xué)假說，尚未被證實。

最后提一下，量子糾纏和蟲洞的概念最早都源于愛因斯坦！

作者：張雙南，中科院高能所研究員

編輯：婉珺

排版：曉嵐

題圖來源：breakthroughinitiatives.org