时光旅行梦想成真

1.从幻想开始

首先，我们的时间旅行始于一个幻想。

1895年，英国HG威尔斯的《时间机器》问世，成为时间旅行科幻小说的先驱。

。那一年，德国科学家伦琴发现了以他的名字命名的射线，恩格斯去世，而希特勒当时只有六岁，距离二战爆发整整四十年。

稍微熟悉科幻小说的读者可能都看过这部一百多年前写的小说。小说讲述了一位科学家乘坐时光穿梭机来到公元802701年地球的故事。此时，地球上的人类已经一分为二。有两个种族，一个是埃洛伊人，他们生活在地面上，智力和体形都和孩子差不多。另一种是地下莫洛克人，他们习惯于生活在黑暗中，依靠地下机器维持生活。来到未来的科学家们好奇地闯入莫洛克人的地下世界，扰乱了原有的社会结构，遭遇了危险。最终，他们历尽艰辛逃脱，回到了现实世界。

1995年上映的布鲁斯·威利斯主演的电影《12只猴子》堪称同类型电影的经典之作。

影片中，人类社会在1996年遭到致命病毒的袭击，导致文明凋零。剩下的几人在地下世界里徘徊。 2035年，地下科学家通过时光机将囚犯科尔送回1996年，以便找到病毒传播的真正原因，并在病毒变异之前将其带回，以便开发针对致命病毒的疫苗。变幻的时空、昏暗的地下世界、神秘的十二猴军、理智与疯狂的交替、令人眼花缭乱的现实与虚幻，共同营造出时空旅行的快感。

然而，当我们欣赏这些文学或者影视作品的时候，我们有没有想过，时空旅行是否可行，如何才能实现时间漂移呢？对于这一点，无论是小说作者还是电影编剧都没有给我们线索。拿出一个满意的答案，只是顺便而已。

2. 不只是幻想

时光旅行不仅仅存在于小说和影视作品的幻想中。到目前为止，我们的时间旅行大致有以下四种形式，可以带你去看披头士乐队的演唱会：

我可以带你去山涧里偷霸王龙蛋。

更重要的是，它们不仅仅是幻想

人体制冷

第一种可能的时间旅行形式可能不被认为是真正的时间旅行。显然，人体制冷并不像电影中展现的那样，旅行者可以瞬间从奥运会开幕式跳到三国时代。然而，人体制冷是迄今为止唯一可行的时间旅行技术。

众所周知，人体制冷是医疗领域使用的一项颇具争议的技术。绝症病人临终前可以将自己冷藏起来，使身体的新陈代谢减至最低，人类衰老的速度也会减慢——类似于动物的冬眠——直到人类社会发展到绝症可以治愈、可以苏醒、可以治疗的时代。冷藏的病人。目前，美国阿尔科生命延长基金和美国人体冷冻机构是开展人体冷冻保存业务最先进的公司。

当人体被冷藏时，环境温度低至-196℃，人体的新陈代谢几乎完全停止。也就是说，虽然外界的时间在正常流逝，但被冷藏的人体本身并没有衰老。已经凝固了当人体解冻时，人体的衰老时间重新融入外界的时间流逝中。事实上，冰冻人就这样经历了一次时空穿越。

然而，这项技术在伦理、道德和哲学方面仍然受到深刻的批评。当然，这是另一天的故事。在科幻小说中，这项技术经常被用于宇航员的星际导航。

因为人体的衰老速度无法承受漫长的星际航行。

高速行驶

在介绍这种时间旅行的方法之前，我们先简单了解一下爱因斯坦1905年提出的狭义相对论。

狭义相对论是在一个特殊的时刻创建的。 18世纪末，迈克尔逊-莫雷实验在实验上击败了统治物理世界数百年的绝对时空观。牛顿的经典力学在宏观、高速的宇宙物体面前显得有些无能为力。在经典力学中，牛顿认为宇宙就像一个大盒子。盒子是一个绝对不变的空间，我们观测到的所有恒星，包括太阳系，都存在于这个绝对空间中。对于处于这个绝对空间中的人来说，对于任何位置上的任何参考物体，时间都以相同的速度流逝，与物体的状态无关。狭义相对论是基于洛伦兹变换。与经典力学不同，狭义相对论认为物体的速度和相对于物体的时间是相互关联的。这种关系也体现在洛伦兹变换中。变量时间在洛伦兹变换的数学形式中就像幽灵一样出现，但作为经典力学的基本方程，伽利略变换却没有这样的变量。因此，我们可以从狭义相对论中得到一个推论：物体的时间与其运动状态有着千丝万缕的联系。

根据洛伦兹变换，我们可以进一步推导出这样一个关系——时钟慢度效应。

慢时钟效应也称为时间膨胀和爱因斯坦延迟。简单的理解就是，物体速度越快，它周围的时间流逝得越慢。当物体达到光速的时候，它的时间就停止了，当物体达到光速的时候，它的时间就停止了。当行进速度超过光速时（当然，在狭义相对论中，时间常数被假定为宇宙中最高速度，不允许被超过），它的时间开始倒退。所以，当你进入飞船，光速旅行十年，回到地球时，你会发现自己并没有衰老一点点，日历却翻过了整整十年。

虫洞理论

“虫洞”一词是以一种戏剧性的方式提出的。 1985年，康奈尔大学天文学教授卡尔·萨根博士正在撰写他的第一部长篇科幻小说《接触》（该小说后来被改编成科幻大片《接触》）

遇到了一个问题，那就是如何让其女主角在短时间内从地球到达织女星。卡尔最初的想法是通过黑洞穿越漫长的26光年，但这个理论不太站得住脚，于是他向在加州理工学院从事引力理论研究的朋友基普·索恩寻求帮助。了解情况并仔细研究论证后，索恩告诉他的老朋友，星际旅行的最佳方式是通过虫洞。这是虫洞一词首次公开出现。此后，物理学界对其进行了大量的研究。

虫洞的概念来源于广义相对论的推演。广义相对论认为，大质量天体的质量（即引力）会导致其周围的空间塌缩，从而引起时空的弯曲。在这里，高中教授的欧几里得几何不再适用；

欧几里得

黎曼几何显示出其优点，

光线经过天体附近时会发生弯曲。众所周知，黑洞是由大质量恒星演化而来的。当恒星消耗掉自身的能量时，它就无法再与恒星的巨大质量相抗衡。如果恒星质量足够大，它的塌缩就会形成黑洞，甚至连光也无法逃脱。引力。

这样的黑洞周围的空间和时间曲率也是巨大的，凹空间最终会达到高维度。更可怕的是，当黑洞的质量大到足以穿透高纬度地区，形成虫洞时，事情就会变得有趣了。科学家认为，虫洞的另一端或许是我们宇宙中遥远的虚空，或许是另一个宇宙，又或许同时是另一个宇宙。

事实上，这样的虫洞在量子领域一直随机出现。它们被称为量子泡沫。这样的细小裂缝不断地在宇宙中出现，然后又悄无声息地消失。

由于虫洞无法稳定存在，在数学解释中，需要负能量才能打开它们，否则它们会很快“蒸发”。因此，理论上我们只需要找到这样的量子泡沫，用负能量撑起虫洞，并将其扩大，直到足以让航天器通过即可。这个时候我们就可以轻松到达其他时间点了。

大型强子对撞机

大型强子对撞机于2008年9月10日正式启动，位于日内瓦地下100m处，全长27km。其耗资达到465亿美元，各国数万名科学家参与了实验。对撞机的工作原理是利用磁场使带电微观粒子进行回转运动，同时通过高频电场对其进行反复加速，逐渐提高速度，使粒子具有足够高的能量，然后进行碰撞实验，探索微观世界。 。大型强子对撞机的圆形轨道上有近3000个粒子流，每个粒子流至少含有1亿个粒子。其中，每2亿个粒子可能发生20次碰撞。不过，由于光束频率高达每秒3000万次，因此日内瓦地下世界每秒大约会发生6亿次碰撞。大型强子对撞机可以将质子加速到光速的999999991%。碰撞前，每个粒子的能量将达到7万亿电子伏，碰撞时的碰撞能量将高达14TeV。大型强子对撞机是迄今为止最强大的圆形加速器。

话题又回到了时间旅行。据媒体报道，莫斯科斯特克洛夫数学研究所的数学物理学家阿克逊费耶娃和沃洛维奇在大型强子对撞机启动前提出，这个地下怪物可能是世界上第一台时间机器，这两位俄罗斯科学家认为，如果强子对撞机的能量大型强子对撞机集中，可能会对宇宙结构产生影响。大型强子对撞机的能量足以造成时间的巨大扭曲——封闭的类时间因果线。在数学公式中，这些因果线可以追溯到过去。而这一切都是高能粒子碰撞的结果。

3.梦想成真

别担心，面对时间机器时，我们还有一些问题需要在时间旅行之前解决，比如悖论。

悖论

您可能已经了解悖论。例如，“我只给那些不给自己刮胡子的人刮胡子”这句话就是一个自相矛盾的悖论（他给自己刮胡子还是不刮胡子）？在时间旅行中，这样的悖论随处可见，这也是它阻碍我们时间旅行的原因。

例如，如果汤姆通过时光机回到过去，枪杀了他的祖父，并娶了他的祖母，会发生什么？这样的话，汤姆的母亲就不会出生，更不用说汤姆了，那么回到过去射杀汤姆爷爷的人会是谁呢？这就是著名的祖父悖论，用来攻击时间旅行的可行性。

例如，当约翰还是个孩子的时候，他遇到了一个时间旅行者。这位年长的旅行者给了他一本笔记本，上面写着制作时间机器的说明。当约翰老了之后，他终于建造了一台时光机，回到了过去。他看到了年轻时的自己，并将包含时间机器制造方法的笔记本交给了小约翰。毫无疑问，约翰是老时间旅行者，但问题是，记录着时间旅行方法的笔记本从何而来？

长期以来，诸如此类的悖论在哲学上战胜了时间旅行的想法。那么，事到如今，我们是否有办法摆脱这些悖论的束缚，在时间的长河中徜徉呢？

平行宇宙

平行宇宙观认为，存在着无数个宇宙，每个宇宙都是一个不同的世界。世界上所有可能的图片都包含在其中。在每一个决策时刻，宇宙射线的时间都会被分裂。例如，二战期间，纳粹德国先于美国曼哈顿计划研制出了原子弹。战争的结果可能会有所不同。事实上，在某个宇宙中，这样的结果可能真的发生了，那就是希特勒和他的轴心国赢得了第二次世界大战，只不过在其他宇宙中发生了。

在祖父悖论中，我们通常认为A宇宙中的汤姆通过时间机器回到了B宇宙，那么他射中的只是B宇宙中的祖父。B宇宙中不会再有其他汤姆出生。然而，这一切都不是。将会改变原来的宇宙A。

时间保护猜想

时间顺序保护猜想是由剑桥大学史蒂芬·霍金教授提出的。严格来说，这个猜想并不是用来支持时间旅行的（相反，它反对这种旅行方式）。它只是用来解决悖论问题，解释这些自相矛盾的悖论不会发生。霍金认为，大自然本身不会允许这种悖论发生。它会通过一些巧妙的方法来禁止时间旅行，使得悖论行为无法完成。在时间守恒猜想中，引入了一些其他因素来调解过去的旅行，但到目前为止我们还没有找到它。它的希望在于时间旅行的量子过程。

不过，时间保护只是一种猜想，时间旅行的可能性仍然存在。

4. 结局

时光旅行是每个人儿时最纯真的梦想。也许是纯粹的追求刺激，也许是为了改变过去不经意间犯下的错误，又也许只是对历史的好奇。科幻小说是成人的童话，我们在其中寻求支持和安慰。

然而，当我们发现穿越真的可以实现时，我们的内心会不会产生一些涟漪呢？穿越时空可能在很长一段时间内都是不可能的（如果有可能的话），而且在量子力学和相对论——目前最成功的理论的两个物理学领域——真正相互融合之前，这也是不可能的。 ，我们的文明世界在很多方面都从它们中受益，比如GPS、核能、计算机、半导体、航空航天、激光、电子显微镜、核磁共振……但是，目前还不可能基于这两种理论来统一宏观和微观上。随着时间的推移，群论、形而上学和标准模型是目前最有前途的方法。

然而，这些理论往往需要人们奉献一生来取得成就。当我们幻想着时光旅行的第一站时，我们有没有想过我们应该为它做什么？

“时间机器”的想法......

1895年，英国著名作家威尔斯出版了他的第一部科幻小说《未来世纪的历险记》，讲述了一位科学家利用“时间机器”在公元802701年的世界进行冒险的故事。

既然超光速现象存在，那么时间机器真的能建造出来吗？爱因斯坦的广义相对论似乎并不排除这种可能性。近几十年来，许多物理学家也热衷于研究理论时间机器。

他们想象可以使用可穿越的“虫洞”（假设的时空隧道）建造一台时间机器来连接两个相距遥远的区域。由于移动时间会减慢，如果你尝试将虫洞的两个入口放在一起，使一个入口以接近光速绕着另一个入口移动，你就会得到时间差。当两者慢慢停下来并靠近时，时空轨迹就会形成一个封闭的“伪时间圈”。这样，沿着这个虫洞圈旅行，宇航员就可以回到出发的地点和时间。

马利特，62 岁，是康涅狄格大学物理学教授。马利特的父亲在他 10 岁时去世。在年轻的马利特看来，父亲的死与他抽烟喝酒的习惯有关。如果我能回到过去提醒父亲，一切或许都会被改写。为了再次见到父亲，马利特开始研究时间。他的时间机器是基于爱因斯坦的广义相对论。阿尔伯特·爱因斯坦的理论认为，空间和时间是相连的，引力可以像扭曲空间一样扭曲时间。马利特认为，如果他能创造一个引力涡旋，强大的引力场就能使光线弯曲并减缓时间的流逝。马利特的想法看起来像一个圆柱形的光漩涡，但实际上是由一系列激光束光晕产生的巨大引力场。场中心的强度足以扭曲时空。因此，如果将一个粒子放置在光环的中间，该粒子将被引力场拉动。如果你靠近引力场，你的时钟和生物钟就会变慢。如果一个人走进这条“时光隧道”，他或她可能会出现在过去的某个时刻。

在马利特之前，许多科学家受“相对论”的启发，提出了几个“时间机器”的概念。

1974 年，新奥尔良杜兰大学的物理学家 Frank Tipler 设想建造一个巨大的圆柱体并旋转它。它会扭曲周围的空间和时间，创造出许多通往过去的“时间之门”。你跳进去会让时间倒转。但根据他的计算，圆柱体的重量必须至少与太阳一样重，并且必须装在一个长约100公里、直径约65公里的管子中。这显然是不可能实现的。

20世纪80年代，加州理工学院理论物理学教授基普·索恩提出了著名的“虫洞”理论——连接时空两个地点的时间隧道。这两个地点可能位于完全不同的宇宙中。也可能是同一个宇宙的两个地方，物质可以通过“虫洞”的入口快速到达另一个时空目的地。然而，在时空结构中创造一个“虫洞”可能需要一颗恒星或相当于几十颗原子弹的能量，甚至可能需要控制负能量，这不是现代技术能够做到的。

然而，即使解决了很多技术问题，“时间机器”的制造也会打开一个充满逻辑悖论的潘多拉魔盒。如果我们假设只有一个宇宙，那么随着时间的推移任何穿越到过去或未来的尝试都会导致逻辑混乱。一位科学家正在建造一个虫洞，只需一分钟就能回到过去。透过虫洞，科学家可以看到一分钟前的自己。如果科学家用虫洞射杀过去的自己，会发生什么？他现在死了。那么是谁开枪的呢？这就是悖论。在某种程度上，这样的时间机器会违反整个宇宙所遵循的基本规则。

基于此，霍金认为任何通过虫洞等方式回到过去的时间旅行都可能是不可能的。但这并不意味着所有的时间旅行都是不可能的。 1991年，霍金还推测物理定律将“禁止”时间旅行。现在他似乎对时间旅行不再有任何怀疑，更对未来的时间旅行更加不怀疑了。

毫无疑问，霍金是我们这个时代最伟大的科学家之一。但大师的预言就一定正确吗？未必。