時(shí)間旅行是哲學(xué)和科幻小說(shuō)中廣為人知的概念，但在現(xiàn)實(shí)生活中，時(shí)間旅行可能發(fā)生嗎？關(guān)于時(shí)間旅行，物理學(xué)能告訴我們什么？是否有可能穿越到過(guò)去或未來(lái)？
尼爾·德格拉塞·泰森解釋了時(shí)間的本質(zhì)和時(shí)間旅行的難題。
“某種程度上來(lái)說(shuō)，我們現(xiàn)在正在時(shí)間旅行，我們只是在“過(guò)去”到“未來(lái)”的永恒過(guò)渡中碰巧成為了“現(xiàn)在”的囚徒。如果你的速度足夠快，實(shí)際上你可以飛躍時(shí)間，盡管相對(duì)論規(guī)定你的速度無(wú)法超越光速，但是時(shí)間對(duì)你來(lái)說(shuō)，也會(huì)比你在地球上的所有摯愛(ài)都更慢。如果你的旅程很長(zhǎng)，比方說(shuō)你已經(jīng)離開(kāi)了10年，而地球上其他人的年齡都已經(jīng)是100歲了，實(shí)際上你已經(jīng)進(jìn)入了“未來(lái)”，你旅行之前認(rèn)識(shí)的所有人現(xiàn)在都不在了。
但是如果你想回到過(guò)去，那就有點(diǎn)困難了。有些人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了嚴(yán)重扭曲空間的作用，即嚴(yán)重扭曲空間和時(shí)間結(jié)構(gòu)的影響。如果研究嚴(yán)重扭曲空間對(duì)時(shí)間流逝的影響，就會(huì)發(fā)現(xiàn)有一條路徑可以繞過(guò)兩個(gè)尚未完全碰撞的移動(dòng)黑洞，在那里你可以回到旅程剛剛開(kāi)始的過(guò)去。根據(jù)愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的計(jì)算，時(shí)間旅行的倒退是由嚴(yán)重扭曲的空間和時(shí)間結(jié)構(gòu)造成的?！?/p>
通過(guò)一些物理理論，我們可以了解到什么是時(shí)間旅行以及它是如何工作的。
1905 年，阿爾伯特·愛(ài)因斯坦發(fā)表了相對(duì)論的第一部分，稱(chēng)為狹義相對(duì)論。狹義相對(duì)論表明，光粒子，即光子，以每秒大約30萬(wàn)公里的恒定速度在真空中傳播。
無(wú)論是在真空中，還是從黑洞到我們周?chē)恼麄€(gè)空間中，這個(gè)速度都難以實(shí)現(xiàn)，也無(wú)法超越。
事實(shí)上，粒子現(xiàn)在可以被加速達(dá)到光速的99.9%。
之后他在1915年發(fā)表了另一篇論文，稱(chēng)為廣義相對(duì)論。這些理論是所有物理學(xué)中最重要的理論之一。在愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論下，引力扭曲空間和時(shí)間，使時(shí)間流逝變慢。
在愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論中，時(shí)間變慢或加快取決于你相對(duì)于其他事物的移動(dòng)速度。
因此，對(duì)于觀(guān)察者來(lái)說(shuō)，在一個(gè)慣性參考系中，相對(duì)于他移動(dòng)的時(shí)鐘被判定為比在參考系中靜止的時(shí)鐘走得要慢。
這種情況有時(shí)被稱(chēng)為狹義相對(duì)論時(shí)間膨脹，時(shí)間膨脹也可以在有限意義上被視為是時(shí)間旅行到未來(lái)，相對(duì)速度越快，彼此之間的時(shí)間膨脹越大，一個(gè)人接近光速時(shí)，時(shí)間速度達(dá)到零。
科學(xué)家們做了一些實(shí)驗(yàn)來(lái)證明這一點(diǎn)。例如，有一個(gè)實(shí)驗(yàn)使用了設(shè)定在同樣時(shí)間的兩個(gè)時(shí)鐘，一個(gè)時(shí)鐘留在地球上，另一個(gè)時(shí)鐘放在飛機(jī)上沿著地球旋轉(zhuǎn)的方向前進(jìn)。飛機(jī)環(huán)繞世界飛行后，科學(xué)家們對(duì)兩個(gè)時(shí)鐘進(jìn)行了比較，快速移動(dòng)的飛機(jī)上的時(shí)鐘比地面上的時(shí)鐘稍晚，因此飛機(jī)上的時(shí)鐘在時(shí)間上略微慢一些。
另一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)是孿生子佯謬，尼爾·德格拉斯·泰森將這個(gè)實(shí)驗(yàn)描述為一個(gè)假設(shè)的場(chǎng)景，用同卵雙胞胎來(lái)說(shuō)明愛(ài)因斯坦的相對(duì)論。
“以牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律為例，如果出現(xiàn)一個(gè)高引力源，牛頓定律就會(huì)失效；如果移動(dòng)速度非?？?，牛頓的方程式也會(huì)失效。但并不是說(shuō)這樣就代表牛頓定律都被推翻了，它適用于所有其他情況。那么又該如何解釋這些特殊情況呢？
愛(ài)因斯坦提出了新的運(yùn)動(dòng)定律即狹義相對(duì)論，和新的萬(wàn)有引力定律即廣義相對(duì)論。愛(ài)因斯坦定律圍繞牛頓定律的適用性畫(huà)了一個(gè)更大的圈子。牛頓定律在這里適用，愛(ài)因斯坦定律在之外適用。但即使是愛(ài)因斯坦，也無(wú)法將我們帶到黑洞的中心，也就是宇宙開(kāi)始時(shí)的奇點(diǎn)，我們現(xiàn)在知道其實(shí)他的理論也被推翻了。我們有完整的科學(xué)前沿以及頂尖人才，試圖將愛(ài)因斯坦定律擴(kuò)展到一個(gè)更大的體系，然后可以解釋宇宙中的一切。”
已經(jīng)有許多科學(xué)家提出了時(shí)間旅行理論來(lái)描述時(shí)間旅行是如何成為可能的。
物理學(xué)家米給爾·阿庫(kù)別瑞提出了一個(gè)愛(ài)因斯坦方程的理論解：如果可以創(chuàng)建一個(gè)低于真空的可配置能量密度場(chǎng)，這將使航天器能夠?qū)崿F(xiàn)明顯更快的夜間旅行。
航天器不是在局部參考系內(nèi)超過(guò)光速，而是通過(guò)收縮其前面的空間并擴(kuò)大其后面的空間來(lái)穿越距離，從而導(dǎo)致無(wú)效的超光速旅行。物體無(wú)法在正常時(shí)空中加速到光速，而是通過(guò)阿庫(kù)別瑞引擎驅(qū)動(dòng)物體周?chē)目臻g。這樣，物體就會(huì)更快地到達(dá)目的地，而光在正?？臻g中不會(huì)違反任何物理定律。
然而，阿庫(kù)別瑞引擎機(jī)制意味著負(fù)能量密度，因此需要違反已知物理定律的奇異物質(zhì)。
那是什么讓人們認(rèn)為時(shí)光倒流不可能在宇宙中發(fā)生呢？祖父悖論嗎？
這是一個(gè)眾所周知的時(shí)間旅行悖論，通過(guò)改變過(guò)去而出現(xiàn)矛盾，這個(gè)名字來(lái)自于悖論的描述，一個(gè)人穿越到過(guò)去，在自己的父親出生前把自己的祖父母殺死，這樣就阻止了時(shí)間旅行者的存在。
盡管有些關(guān)于如何進(jìn)入過(guò)去的建議，但你走的是一條軌跡，一條不與你自己相交的時(shí)空軌跡，所以你也不能真正意義上干涉自己的過(guò)去，且這需要巨大的能量來(lái)執(zhí)行。而我們還在從地下開(kāi)采石油，幾乎沒(méi)有任何其他能源可以獲取。因此最簡(jiǎn)單的方法就是用非?？斓乃俣仍跁r(shí)間上前進(jìn)，有多快呢，需要比我們制造過(guò)的任何硬件都快得多。
大多數(shù)時(shí)間旅行的研究都是基于經(jīng)典的廣義相對(duì)論，提出量子版本的時(shí)間旅行則需要物理學(xué)家在閉合類(lèi)時(shí)曲線(xiàn)的存在下算出密度態(tài)的時(shí)間演化方程。
在愛(ài)因斯坦的理論中，閉合類(lèi)時(shí)曲線(xiàn)是一種時(shí)空曲線(xiàn)，可以追溯到過(guò)去，但不能向前。1991 年，牛津大學(xué)的物理學(xué)家大衛(wèi)·多伊奇提出了一個(gè)時(shí)間演化方程建議，特別注意的是它如何解決祖父悖論和非決定論。
然而，某些人對(duì)他提出的祖父悖論的解決方案并不滿(mǎn)意，因?yàn)榻鉀Q方案指出時(shí)間旅行者重新進(jìn)入另一個(gè)平行宇宙，并且實(shí)際的量子態(tài)是時(shí)間旅行者存在和不存在狀態(tài)的量子疊加。
另一個(gè)由俄羅斯物理學(xué)家在20世紀(jì)80年代中期提出的假說(shuō)，表達(dá)了一種觀(guān)點(diǎn)，即如何在不產(chǎn)生悖論的情況下實(shí)現(xiàn)倒退的時(shí)間旅行。
根據(jù)這一假說(shuō)，在閉合類(lèi)時(shí)曲線(xiàn)中或附近的物理只能與普遍的物理定律相一致，因此只能發(fā)生自洽事件。時(shí)間旅行者過(guò)去所做的任何事情都必須始終是歷史的一部分，時(shí)間旅行者永遠(yuǎn)不能做任何事情來(lái)阻止時(shí)間旅行的發(fā)生， 。
雖然一些物理學(xué)家爭(zhēng)論時(shí)間旅行在哪里是可能的，但理論物理學(xué)家認(rèn)為，時(shí)間實(shí)際上是幻覺(jué)，我們的現(xiàn)實(shí)只是一個(gè)復(fù)雜的事件網(wǎng)絡(luò)，我們將過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)的序列投射到其中。
整個(gè)宇宙都遵循量子力學(xué)和熱力學(xué)定律，時(shí)間由此而生。
