一直以來，我們都著迷於穿越到過去和未來的故事，但是否真的可以時間旅行是一個棘手的問題。在物理學家使用“時間”一詞時，這個問題就有助於我們進行理解。

現代物理告訴我們，時間是我們宇宙最神祕的方面之一，雖然最初它可能看起來簡單。愛因斯坦的相對論顛覆了我們對時間概念的常規認知，但即使有了這個修正的理論，一些科學家仍在思考一個問題，就是時間是真的存在還是它僅是我們頑固地持續不斷的幻覺（愛因斯坦曾經這麼稱呼時間）。不過，不管時間是什麼，物理學家（和小說作者）已經找到了一些有趣的途徑操縱時間，以不尋常的方式去思考穿越時間。

時間與相對論

雖然赫伯特·喬治·威爾斯在其著作《時間機器》中（1895年出版）提及時間旅行，但實際上那時科學還沒有形成，直到20世紀它才作為艾伯特·愛因斯坦廣義相對論(1915年提出)的意外成果而受重視。根據四維時空（包括上下、左右、前後三個空間維度以及一個時間維度），相對論描述了宇宙的物理結構。而在相對論的指導下，上個世紀很多實驗已經證明：重力是因物質的存在而引起時空扭曲的結果。也就是說，因為物質的一定構型，宇宙的實際時空結構會發生明顯的變化。

相對論最令人吃驚的結論之一是：運動會使時間的流逝變得不同，這個過程被稱為時間膨脹。經典的雙生子佯謬最顯著體現了時間膨脹。在這種“時間旅行”的方法中，你可以比平常更快地前往未來，但其實沒有辦法回到過去。（有一點例外，在本文後面會有更多介紹）。

早期的時間旅行

1937年，蘇格蘭物理學家威廉·範斯托克姆對廣義相對論的首次應用打開了時間旅行的大門。他將廣義相對論的方程式應用於無限長，極其密集的旋轉圓柱體（有點像不停轉的理髮店杆）。這樣一個巨大物體的旋轉實際產生了現象“參考系拖拽”：處於轉動狀態的質量會對其周圍的時空產生拖拽。範斯托克姆發現，在這一條件下，你會製造出四維時空的一條路徑（即閉合類時曲線）：它原點即是終點，這是允許時間旅行的物理結果。所以，你乘坐宇宙飛船沿著這條路徑出發可以回到你的起始時間。

雖然這是一個有趣的結論，但它只是一個相當理想的情況，所以並沒有太多人關注。之後，一個更有爭議的新解釋出現了。1949年，數學家庫爾特·哥德爾（愛因斯坦的朋友、其普林斯頓大學高級研究院的同事）決定解決整個宇宙正在旋轉的問題。哥德爾指出，愛因斯坦的方程式其實是允許時空旅行的....如果宇宙在旋轉。而旋轉的宇宙本身可以像時光機器一樣運行。

對目前來說，如果宇宙在旋轉，那麼我們就有方法檢測到它（例如，如果整個宇宙在旋轉光束就會彎曲）。迄今為止，有足夠的證據說明這種普遍的旋轉並不存在。所以，時間旅行再一次被這個特定結論排除在外。但實際上，宇宙的物質會旋轉，這再一次證明了時間旅行的可能性。

時間旅行與黑洞

1963年，新西蘭的數學家羅伊克爾用場方程式分析旋轉黑洞（即克爾黑洞）並發現他的解允許路徑穿越黑洞裡的蟲洞，其略過了中心的奇異點並把它從另一端逃出來。理論物理學家基普索恩幾年後意識到這個猜想也適用於閉合類時曲線。

20世紀80年初，卡爾薩根1985年在撰寫小說《聯繫》時，向索恩諮詢了時間旅行的物理問題，這激勵索恩去檢驗通過黑洞來時間旅行的概念。後來，索恩和物理學家金成元一起發現：理論上，你可以把一個帶黑洞的蟲洞和空間中另一個被某種形式的暗能量固定住的點連接起來。/ 如果我們能創造一個蟲洞，我們就能把它和一個旋轉的黑洞連接起來只要它被某種形式的暗能量固定住。

但是，你有了蟲洞並不代表你就有了時間機器。現在，讓我們假設：你可以移動蟲洞的一端（活動端）。你把活動端固定在宇宙飛船上，以接近光速的速度駕著飛船射向太空。時間膨脹開始了（我承諾飛船會回來），經過活動端花的時間比經過固定端的更少。讓我們來假設下，你將活動端送到5000年後的未來地球，但這個活動端只有5歲。也就是說你公元2012離開，公元7010才到達。

然而，如果你通過活動端旅行，實際上公元2015年你會跳出固定端（自5年前已經回到地球）。什麼？這是怎麼一回事？

好，事實上就是蟲洞的兩端是連接的。不管他們離得有多遠，在時空中他們基本接近彼此。因為活動端只比離開時“老”了5歲，所以穿越它你會被送回固定蟲洞的關聯點。而且，如果有人從公元2015年的地球跨過固定蟲洞，他們會從公元7010的移動蟲洞出來。（如果有人在公元2012年跨過蟲洞，旅途中的某個地方他們可能會在宇宙飛船上翹辮子，諸如此類的情況都有可能發生。）

雖然這是對時間機器在物理上最合理的解釋，但還有很多問題沒有解決。沒人知道蟲洞或者負能量是否存在，也不知道如果他們真的存在要如何利用它們進行時間旅行。但在理論上，時間旅行是可以實現的。

如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除

轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處