著者：黃媂 / 黃姤

時間穿越，在科學界還有一個名字稱之為 「時間旅行」。這個問題不僅科學家經常思考，影視的編劇和導演更是偏愛，穿越題材是影視作品中的經典套路，類似摸電門、遭雷劈、頭撞牆、高空墜落、十星連珠、月光寶盒等手段，都是較為膾炙人口的時間旅行方法，不過它們一點都不科學，在此還是建議青少年朋友不要輕易嘗試摸電門、遭雷劈這種所謂的時間穿越方式。這篇文章主要是從科學的角度來聊一下——如何實現「時間旅行」。

「時間旅行」可以實現嗎？

這就要從時間來說了，愛因斯坦為了讓人們更容易地理解相對論，曾經說了一段很著名的話，他說:

“一個男人和一個美女坐了一個小時，會覺得時間似乎只過了一刻鐘。如果讓他們坐在火爐上一刻鐘，那麼他們會覺得似乎過了不止一個小時。”

這就是相對論。

有時候，你會覺得時間過得非常快，明明心裡覺得只有幾分鐘的事，一看錶過去了幾個小時。明明心裡覺得過去了好久，一看錶才過了幾分鐘。我們對時間的感知並不是時間真實的流動速度，只是一種心理學上的效應。愛因斯坦不愧為大師，他的這一句話似乎就能解釋——什麼是時間旅行！

當你明明經歷了一個小時，而時鐘卻走了一分鐘，就說明了你經歷的一場時間旅行。時間旅行其實並不是什麼高科技，也不需要昂貴的裝置，其實每個人都能做到，甚至不需要出門，您在閱讀我這篇文章的同時就可以完成。愛因斯坦的相對論告訴我們，時間和空間都是相對的，雖然我們採用統一的時間計時，手錶裡、手機裡顯示的都是北京時間，但這並不意味著我們每個人所經歷的時間流逝速度是一樣的，就像河流的流速會因為河道的窄和寬而時緩時急一樣，在不同的地方時間流逝的速度也會因為運動以及引力而發生變化。

根據狹義相對論，運動的物體時間會變慢。如果想要做時間旅行，你所要做的就是簡單的一件事，站起來走兩步，當你以每秒兩米的速度在家裡溜達5分鐘後，恭喜你，你已經完成了時間旅行，你就會來到0.00000000無限個0後面一個1秒後的未來。你問我中間有幾個0，其實我並不知道，因為當我用科學計算機算計到科學問題的時候，答案已經不科學了，他給了我一個0，但我可以保證的是，你肯定經歷了一場時間旅行。如果你買的是火車票、飛機票的話，那麼時間旅行的效果就會更加明顯。剛剛在無意中其實我洩露了一個很大的秘密，那就是火車、飛機、輪船它們其實都是時間旅行工具，而不僅僅只是交通工具。有人曾經做過計算，如果你1年不停地坐飛機一直飛，那麼1年後當你下了飛機之時，你就會比地面上的人年輕5微秒，僅僅只有5微秒，而且還是要坐1年的飛機。

想要做時間旅行，除了剛才說的靠速度以外還可以藉助引力

在愛因斯坦的廣義相對論中，引力同樣會延緩時間。如果想要做時間旅行的話，可以找只核潛艇坐一坐，如果有一個人在水下的300米一直待著，吃1年的罐頭，那麼上岸以後他就能夠比海平面生活的人年輕1微秒，透過這個數字我們可以知道這個效應同樣也很微弱，我們在日常生活中依舊可以忽略這種效應。

目前已知做時間旅行跨度最大的是俄羅斯宇航員謝爾蓋·克里卡列夫，他是一名空間站的宇航員，他的一生總共在和平號空間站工作了803天，和平號空間站的運動速度是27359千米每小時，因此800多天以後，謝爾蓋·克里卡列夫就要比在地球上的人年輕了0.02秒。

圖解：和平號空間站

時間旅行要考慮兩種效應

時間旅行同時要考慮兩種效應，時間的流逝速度要受到兩個方面的影響:

一方面,狹義相對論認為高速移動的物體時間流逝得比靜止的要慢。另一方面，廣義相對論認為引力對時間也有影響。

以上兩個方面綜合起來，所得的結果是——這種由於重力和運動所引起的時間變慢的效應叫做——「時間膨脹」，透過運用時間膨脹效應就能夠實現面向未來的旅行，它的實現有兩種方式：

第一：以超高的速度運動。

在一列飛駛行速的火車上，鐘錶的指標移動得就要比站臺上的時鐘要慢，可是當旅行結束之後，鐘錶的誤差僅僅只有0.0000好幾個01，這樣的效應是如此的微乎其微，以至於我們可以將此忽略。但是如果當火車的運動速度達到光速的90%，那麼在火車上的1年就相當於站臺上的2年多。也就是說，如果真的有那麼一輛火車，在火車上呆1年下來以後你就來到了2年以後的世界了。

第二：呆在大質量黑洞的附近。

這個距離一定要控制好，我們都知道黑洞吞噬一切，進入黑洞的事件視界之內就意味著永遠也回不來了，但是在事件視界之外溜達一圈再回來也是有可能的。如果到了銀河系中心黑洞之外繞著它溜達一圈，你所經歷的時間只有地球的一半。

時間旅行，還有一種型別就是——向過去旅行

向過去旅行，還有一個更加膾炙人口的名字叫做——「穿越」。

已故的著名物理學家霍金曾經說過：“如果我有一架時間機器，我就會去拜訪瑪麗蓮夢露。”

對於霍金，我覺得他也算得上是有價值追求的了，還知道穿越回去看美女，我和他是完全不一樣的，如果我穿越回了1年前，我就會去買那些已經開過獎了的彩票，如果我穿越回了20年，我直接就會去阻止我爺爺把老家的幾套房子賣掉，因為誰會和錢過不去呢！如果有一種方法讓我們能夠回到過去，想想就會有點小激動，但是回到過去這種旅行方法是可行的嗎？

目前還是一個很大的疑問，雖然理論上可行，但是目前沒有發現任何可行的方法，什麼叫理論上可行呢？在某些特殊的情況下，當廣義相對論的方程推匯出特殊的解時，就會出現一種叫做「閉合類時曲線 」的東西，這種東西便是我們能夠穿越回過去的理論基礎，那麼什麼是「閉合類時曲線 」呢？

想象一下這樣的場景：

你用圓規在紙上畫了個圓，這個圓就是二維紙面的一條閉合曲線，而如果你早上從家裡出發，晚上下班回家，那麼你在三維空間的軌跡就是一條閉合的曲線，剛才的這兩條閉合的曲線，如果再加上一個時間的維度就不再是閉合的了，因為在時間的維度上，起點和終點的時間並不相同，而所謂的「閉合類時曲線 」就是在那種多維的時空中，描繪物體的運動軌跡形成了一條閉合的路徑。

還原一下剛才的場景，就是一個人早上出了門，工作了一天回到了家中，發現回到家以後又回早晨，這個就是「閉合類時曲線 」。

實現穿越的方法，就是要去尋找「閉合類時曲線 」，那麼「閉合類時曲線 」是否存在呢？

科學家早就透過理論找到了很多「閉合類時曲線 」，比如第1個發現閉合類時曲線的科學家是美籍奧地利數學家、邏輯學家庫爾特·哥德爾(Kurt Godel1906年4月28日-1978年1月14日)，這位哥德爾可是相當的了不起，大書特書一晚上都可以不帶重複的，他的不完全定理可以說是20世紀數學的最重大的發現。哥德爾和愛因斯坦是好朋友，愛因斯坦晚年也曾經說過，他最幸福的事情就是下班一起和哥德爾回家，這足以顯示哥德爾有多麼的厲害。愛因斯坦上了年紀以後搞科研已經力不從心了，很少提出新問題的解決思路，但 哥德爾依舊能量滿滿，他在1949年找到了愛因斯坦廣義相對論方程中的一個特殊的解，這個解釋是這樣的——如果宇宙是旋轉的，當你乘坐一艘火箭繞宇宙航行時，會在出發前就返回，這樣就能夠回到過去了。

哥德爾把他的這個發現作為愛因斯坦70歲生日禮物送給了愛因斯坦，愛因斯坦對這個解感到十分的困憂，在他的回憶錄裡，他承認理論上的的確確是廣義相對論方程的解，但他同時認為我們可以從物理上將它捨去，因為證據表明宇宙沒有旋轉，而是在膨脹。雖然旋轉的宇宙沒有得到證實但是哥德爾的這個發現卻的的確確證明了「閉合類時曲線 」和廣義相對論方程並不矛盾，理論上是非常有可能的。物理定律，至少廣義相對論並沒有排除我們向過去穿越的理論的可能性。

宇宙學家已經利用愛因斯坦的方程構建了許多不同的「閉合類時曲線 」

1985年的前後，目前為止最靠譜的時間機器設想才出現，它的基礎概念是「蟲洞」，美國物理學家基普·S·索恩(Kip Stephen Thorne ，1940年6月1日- )就是那個因為檢測引力波而獲得諾貝爾獎的物理學家，在80年代末發現了一種利用蟲洞實現時間穿越的方法。

這個方法大概需要4個步驟：

第1步：我們要找到一個蟲洞或者建造一個蟲洞。

大型的蟲洞可能在宇宙中是自然存在的，也可能不存在，也可能在大爆炸之後遺留了部分的蟲洞，但是目前為止我們沒有發現任何大型蟲洞存在的實驗和觀測證據。更可能存在蟲洞的地方其實是在微觀世界，一般認為在非常小的尺度上，時空充滿了泡沫，蟲洞不斷地生成、不斷地消失，在這種量子尺度主要的結構可能就是蟲洞，小泡沫以及憑空產生和洇滅的宇宙，可是量子尺度的蟲洞實在是太少了，根本不可能用來穿越，需要用某種能量將其擴張到我們可用的大小。物理學家認為這種能量場應該和大爆炸之後宇宙暴脹的能量非常的相似。

第2步：穩定蟲洞。

由於巨大的引力，蟲洞很可能能縮成一個密度無限大或者接近無限大的點，因此需要在蟲洞中施加一種與萬有引力相對應的力來防止蟲洞收縮，這種能量叫做「負能量」。負能量就是比真空更低的能量或者叫沒有任何東西的靜止狀態，可是真的存在比真空的能量還要低的負能量嗎？答案是肯定的，從宏觀上看，真空其實就是一無所有，可是如果你湊近了看，會發現所謂的真空其實是一片活躍的量子海洋。

真空不是完全的空無一物，而是存在一種叫做零點能的微小漲落，也可以將這種能量看成一種波，如果在真空中有兩個不帶電的平行金屬板，它們之間的距離很近，這兩塊板子由於距離很近，會限制板中間的量子波動，而板外的真空並不存在這種限制，因此產生了使金屬板相互靠近的力。1997年科學家成功地在實驗中找到了負能量，但是它太微弱了。

以上就是第2步，我們要穩定蟲洞，找到一個讓蟲洞穩定的負能量。

第3步：牽引蟲洞，使得蟲洞兩個埠產生時間差。

現在我們假設蟲洞有一個出口A和一個出口B，將A的埠移動到某個中子星的表面，中子星的表面有著巨大的引力場，A埠的時間流失速度就會大大地降低，而B埠待在原地，時間的流失速度不變，這樣兩個埠就會產生時間的差異，假設兩個埠經過了一段時間，它的時間差異是1年。

第4步：當我們找到了蟲洞、穩定了蟲洞、牽引了蟲洞之後，透過這個蟲洞由於兩個埠會有時間差，當我們從A埠走出B埠之時，就能夠回到1年前的那個時間。

透過上面4個步驟，當代理論物理學家已經證明了這個肯定是能夠實現時間穿越的，可是理論是理論，現實是現實，在這個所謂的理論方法中，有很多現實的問題沒有被解決。比如——

第1個問題就是如何發現1個蟲洞或者如何創造1個蟲洞。目前科學家沒有發現任何實驗和觀測資料證明蟲洞是自然界真實存在的。而如果要人工製造一個蟲洞，就需要找到宇宙大爆炸初期那種讓宇宙暴脹的作用，這在目前幾乎是不可能完成的任務。

第2個問題是蟲洞不穩定。雖然負能量能夠讓它們穩定，科學家也證明了負能量的存在，但是想要聚集大量的負能量來讓蟲洞變得穩定，又是一個不可能完成的任務。

其實，說到底我們現在目前根本無法實現面向過去的旅行，可是我們不行，我們的後代未必不可，如果我們的後代實現了穿越，他們很有可能就在我們的身邊，就像動畫片中機器貓呆在耶比的身邊一樣，我們只要找到他們，就能夠知道時間穿越的奧秘了，可是我們應當如何尋找那些已經實現了時間穿越的人呢！

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