相聲大師侯寶林有一個(gè)著名的相聲段子《醉酒》，講的是兩個(gè)人喝醉了互相吹牛，一個(gè)老兄挑釁：看，我的手電棒一摁電門，出來一個(gè)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(shí)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(dòng)量，不管是被物體吸收還是反射，都會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓力。所以當(dāng)光柱照到人身上的時(shí)候，是會(huì)產(chǎn)生一定的壓力的，這個(gè)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(qiáng)激光那就不一樣了。比如霍金的攝星計(jì)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(jì)劃官網(wǎng)發(fā)布的設(shè)計(jì)圖 | breakthroughinitiatives.org

如此說來，如果手電筒的光柱足夠強(qiáng)，使得光壓能夠和那位老兄的重量平衡，同時(shí)他又穿著合適的衣服做好防護(hù)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(gè)問題是：電門關(guān)掉，往上爬的那位老兄會(huì)不會(huì)掉下來？

當(dāng)然會(huì)，但是不會(huì)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(gè)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(huì)掉下來。這是因?yàn)殡婇T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(shí)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(huì)消失，這位老兄也就會(huì)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(gè)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?yàn)樗跉缰澳且凰查g發(fā)出的光會(huì)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(hào)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(huì)因?yàn)樵礆缍鴾绲?。?dāng)然，在傳播的過程中這些信號(hào)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?yàn)?016年2月11日美國(guó)的LIGO項(xiàng)目宣布的人類第一次直接探測(cè)到的引力波事件中，兩個(gè)產(chǎn)生這一引力波信號(hào)的黑洞距離地球就是13億光年遠(yuǎn)，而LIGO探測(cè)到的引力波信號(hào)就是經(jīng)過13億年的旅行之后到達(dá)地球的。這個(gè)引力波信號(hào)產(chǎn)生的過程只持續(xù)了不到一秒鐘，當(dāng)兩個(gè)黑洞并合成一個(gè)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(shí)，大部分情況下，當(dāng)天文學(xué)家觀測(cè)到的遠(yuǎn)處天體的信號(hào)時(shí)，那個(gè)產(chǎn)生信號(hào)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(hào)（比如恒星變成白矮星了），又或者產(chǎn)生的信號(hào)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(huì)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(hào)——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(jìn)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(huì)改變），當(dāng)一個(gè)天體發(fā)出信號(hào)后，需要一定的時(shí)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?cè)竭h(yuǎn)的，其信號(hào)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(cè)和理論計(jì)算檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼_性，然后使用模型推測(cè)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(gè)天體附近（比如被囚禁在彎曲的時(shí)空里面），一部分逃出來到達(dá)了地球，那么當(dāng)我們測(cè)量到到達(dá)地球的光子時(shí)、知道了這些光子的狀態(tài)，同時(shí)有理論告訴我們這個(gè)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(shí)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(shí)”知道遠(yuǎn)處宇宙“現(xiàn)在”的情況。

實(shí)際上，有些學(xué)者推測(cè)，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(shí)。

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