時間旅行一定能實現嗎，這裡面似乎有一些悖論，是違反宇宙規則的

　　原創：宇宙小百科

　　時間旅行夢想照進現實

　　一、從幻想開始

　　首先，我們的時間旅行是從幻想開始的。

　　1895年，英國人HG威爾斯的《時間機器》問世，成為了時間旅行類科幻小說的開山之作

　　

　　。那一年，德國科學家倫琴發現了用其名字命名的射線，恩格斯逝世，而希特勒當時年僅六歲，距二戰爆發還有整整四十年。

　　稍微了解科幻的讀者可能都閱讀過這部創作於一百多年前的長篇小說，小說講述了一位科學家乘坐時間旅行機器來到公元802701年的地球，這時地球上的人類已經分裂成兩個種族，一個是地上人埃洛伊人，智力與形態都近似於兒童，另一類是地下人莫洛克人，他們習慣於生活在黑暗中，依靠地下機器維持生活。來到未來的科學家好奇地闖入了莫洛克人的地下世界，打亂了原有的社會結構，並遭遇險境，最終歷經艱險逃脫，回到現實世界。

　　

　　1995年上映，由布魯斯威利斯主演的影片《十二猴子》可以稱得上是同類電影題材中的經典之作。

　　

　　影片中，人類社會在1996年遭到了致命病毒襲擊，導致文明凋零，僅存的少數人在地下世界中苟延殘喘，2035年的地下科學家們通過時間機器將囚徒科爾送回到1996年，以尋找導致病毒擴散的真正原因，以及帶回未發生變異前的病毒，以便研製疫苗抵禦該致命病毒。變換的時空、暗淡的地下世界、神秘的十二猴子軍團、交替的理智與瘋狂、令人目不暇接的真實與虛幻，一同構築了時空穿梭的快感。

　　然而，當我們在欣賞這些文學或影視作品時，是否思考過時間旅行究竟是否可行，通過何種方式可以實現在時間中的漂流——對於這一點，無論是小說作者還是電影編劇都沒能給出一個令人滿意的答案，只是一筆帶過。

　　二、不只是幻想

　　時間旅行並非只能存在於小說和影視作品的幻想之中。到現在為止，我們的時間旅行大致有以下四種形式，它們可以帶你去看披頭士的演唱會，

　　

　　可以帶你去山澗偷取霸王龍的蛋，

　　

　　而且更重要的是，它們不只是幻想

　　人體冷藏

　　第一種可能的時間旅行形式可能不算是真正的時間旅行。很顯然，人體冷藏並不像電影中所展現的那樣，旅行者可以一瞬間地從奧運會開幕式跳至三國時代，然而，人體冷藏是目前為止真真正正唯一可行的時間旅行技術。

　　

　　眾所周知，人體冷藏是一門應用於醫療領域的尚有爭議的技術。絕症患者可以在臨死前將自己冷藏起來，將身體的新陳代謝降至最低，人體衰老的速度也會同時減慢——類似於動物的冬眠——待到人類社會發展到能夠治癒該絕症的時代，重新喚醒處於冷藏中的患者並得以治療。目前，美國的阿爾科生命延續基金和美國人體冷藏機構是開展人體冷藏業務的公司中最先進的。

　　人體在被冷藏的過程中，環境溫度低至零下196℃，機體的新陳代謝幾乎是完全停止的，換句話說，雖然外界的時間在正常流逝，但被冷藏的人體自身卻並不衰老，其時間是凝固的。當人體被解凍時，人體的衰老時間又重新融入了外界的時間流逝，事實上，被冷藏者就這樣經歷了一次時間旅行。

　　但是，在倫理、道德、哲學上，這一技術仍舊深受詬病，當然這是后話。在科幻小說中，這一技術通常被應用於宇航員在星際間的航行，

　　

　　因為人體的衰老速度實在是熬不過星際航行的漫長。

　　高速行駛

　　介紹這一種時間旅行方式前，我們先簡要了解一下愛因斯坦在1905年所提出的狹義相對論。

　　

　　狹義相對論創建於一個特殊的時刻。18世紀末，麥克爾遜－莫雷實驗從實驗的角度一舉擊潰了在物理界佔據統治地位數百年的絕對時空觀，艾薩克·牛頓的經典力學在宏觀高速的宇宙天體面前顯得有些無力。在經典力學中，牛頓認為，宇宙就像一個大盒子，盒子是絕對不變的空間，而我們所觀測到的所有星體，包括太陽系，都存在於這個絕對的空間中，對於處於這個絕對空間中任何位置的參照物而言，時間都以相同的速度流逝，它跟物體的狀態毫無關係。而狹義相對論建立在洛侖茲變換的基礎之上，不同於經典力學，狹義相對論以為物體的速度和相對該物體的時間是相互聯繫著的，這種關係也反映在了洛侖茲變換中。時間這一變數如鬼魅般出現在洛侖茲變換的數學形式中，而作為經典力學的基礎方程，伽利略變換卻並不存在時間這樣的變數。因此我們可以在狹義相對論中得到這樣一個推論，那就是物體的時間與其運動狀態有著千絲萬縷的聯繫。

　　根據洛侖茲變換，我們可以更進一步地推演出這樣的關係——鐘慢效應。

　　

　　鐘慢效應又稱時間膨脹、愛因斯坦延緩，簡單理解就是，物體的速度越快，其周圍的時間流逝就越慢，當物體的速度達到光速時，其時間是停止的，而當其以超光速飛馳時（當然，在狹義相對論中，時間常量被假設為宇宙間的最高速度，是不允許超越的），其時間就開始倒退了。因此，當你進入宇宙飛船，以光速行駛十年後回到地球，你會發現，自己並沒有老去一丁點兒，而日曆卻翻過了整整十年。

　　蟲洞理論

　　

　　「蟲洞」這一名詞的提出頗具戲劇色彩。1985年，康奈爾大學的天文學教授卡爾薩根博士在創作其首部長篇科幻小說《接觸》（比小說後來被改編成了科幻大片《接觸未來》）

　　

　　時遇到了難題，那就是如何令其女主人公在短時間內從地球到達織女星。卡爾的最初想法是通過黑洞來穿越這漫長的26光年，但是這一套理論不太站得住腳，於是他向加州理工大學從事引力理論研究的朋友基普·索恩尋求幫助。索恩在了解情況並仔細研究論證后告訴他的老朋友，星際旅行的最佳方式是通過蟲洞。這是蟲洞這一名詞的第一次公開亮相，從此以後，物理學界便鋪天蓋地般地展開了對它的研究。

　　蟲洞這一概念來自於廣義相對論的推演。廣義相對論認為，大質量的天體的質量（即引力）會引起其周圍空間的塌陷，造成時空的彎曲。在這裡，中學里的歐幾里得幾何學不再適用，

　　

　　歐幾里得

　　黎曼幾何顯示出了它的優勢，

　　

　　光線在通過天體附近時，會發生彎折。而眾所周知，黑洞由大質量恆星演化而來，在恆星消耗完其自身能量時，再也無法抗衡恆星的巨大質量，如果恆星的質量足夠大，其坍縮將會形成黑洞，連光線也無法逃脫其引力。

　　

　　這樣的黑洞，其周圍的時空彎曲也是巨大的，凹陷的空間將最終抵達高維度，更可怕的是當黑洞的質量大到足以鑿穿高緯度，形成蟲洞時，事情就變得有趣了，科學家相信，在蟲洞的另一頭，或許是我們宇宙中遙遠的虛空，或許是另一個宇宙，又或許，是另一個時同點的宇宙。

　　事實上，這樣的蟲洞在量子範疇內是時時刻刻都在隨機發生的，被稱之為量子泡沫，宇宙空間不斷地出現這樣的小裂縫，然後悄無聲息地消失。

　　

　　因為蟲洞是無法穩定存在的，在數學解釋中，需要一種負能量來撐開它，否則很快便會「蒸發」掉。因此，理論上，我們只需要找到這樣的量子泡沫，運用負能量撐開蟲洞，將其放大，直到足夠飛船通行，這時候，我們便可以輕鬆地到達其他時間點了。

　　大型強子對撞機

　　

　　2008年9月10日正式啟動的大型強子對撞機位於日內瓦地下100m處，全長27km，其造價達465億美元，各國上萬名科學家參與了實驗。對撞機的工作原理是，利用磁場使帶電微觀粒子做迴旋運動，同時通過高頻電場反覆進行加速，逐級提高速度，以使粒子具有足夠高的能量，再進行對撞實驗，進而探索微觀世界。大型強子對撞機的環形軌道中有近3000束粒子流，每束粒子流又包含至少1億個粒子。這當中，每兩億個粒子可能會發生20次碰撞。但是，由於發射束琉的頻率高達3000萬次／秒，因此日內瓦的地下世界中，每秒會發生約6億次碰撞。大型強子對撞機可以將質子加速至999999991％倍光速，碰撞前，每個粒子的能量將會達到7萬億電子伏特，相撞時的碰撞能量就高達14TeV。大型強子對撞機是目前為止最強大的環形加速器。

　　話題回到時間旅行上。據媒體報道，莫斯科斯捷克洛夫數學研究所的數學物理學家阿勛菲娃和沃洛維奇在大型強子對撞機尚未啟動的時候就曾提出，這個地下怪物有可能是世界上第一台時間機器，這兩位俄羅斯科學家認為，如果大型強子對撞機的能量集中可能對宇宙的結構產生影響，大型強子對撞機的能量足以對時間造成巨大的扭曲——閉合類時因果線，在數學公式中，這些因果線能使時間回到過去。而這一切，都是高能粒子對撞的結果。

　　三、夢想照進現實

　　別急，在面對時間機器的時候，在進行時間旅行之前，我們還有些問題需要解決，比如悖論。

　　悖論

　　

　　各位可能早已對悖論有所了解，譬如說，「我只給那些不給自己刮臉的人刮臉」這句話就是一個自我矛盾的悖論（他究竟給還是不給自己刮臉呢）。而在時間的旅行中，這樣的悖論也隨處可見，這也正是它阻礙我們進行時間旅行的原因。

　　比如說，湯姆通過時間機器回到過去，槍殺了自己的外祖父，而迎娶了自己的外祖母會怎樣呢？這樣的話，就不會有湯姆母親的出生，更不會有湯姆，那麼回到過去槍殺湯姆外祖父的人又是誰呢——這就是著名的外祖父悖論，用以抨擊時間旅行的可行性。

　　又比如，約翰幼年時遇到一個時間旅行者，年邁的旅行者交給他一個筆記本，上面有時間機器的製作方法，到約翰老了之後，終於製作出了時間機器，並回到過去，他看到了年幼的自己，並將記載有時間機器製作方法的筆記本交給了小約翰。毫無疑問，約翰就是那個年邁的時間旅行者，但問題是，那本記載有時間旅行製作方去的筆記本從何而來呢？

　　

　　很長一段時間內，諸如此類的悖論在哲學上戰勝了時間旅行這一假想。那麼，到現在，我們是否有方法擺脫這些悖論的束縛，在時間的長河中遊盪呢？

　　平行宇宙

　　

　　平行宇宙的觀點認為，存在著無數個宇宙，而每個宇宙，都是不同的世界，世界上所有可能的圖景都包括在其中，在每一次做決定的時刻，宇宙線的時間就分裂了。比如說，二戰中，納粹德國先於美國的曼哈頓計劃研發出了原子彈，戰爭的結局可能就不同了，而實際上，在某個宇宙中，這樣的結局也許真的發生了，那就是，希特勒和他的軸心國贏得了二戰的勝利，只不過，它發生在其他的宇宙中。

　　在外祖父悖論中，我們通常認為，宇宙A中的湯姆通過時間機器回到的其實是宇宙B，因此他槍殺的也只是宇宙B中的外祖父，在宇宙B中不會有另一個湯姆出生，但是，這一切都不會改變原來的宇宙A。

　　年代學保護猜想

　　

　　年代學保護猜想由劍橋大學的史蒂芬·霍金教授提出，嚴格說來，這一猜想並非用來支持時間旅行的（相反，它反對這種旅行方式），它只是用以解決悖論的問題，解釋這些自相矛盾的悖論是不會發生的。霍金認為大自然自身不會允許這種悖論發生，它會通過一些巧妙的方法禁止時間旅行的進行，從而無法完成悖論行為。在年代學保護猜想中，引入了某一其他因素進行調解，以防止旅行到過去的情況發生，而到目前為止，我們只是還沒有找到這一因素罷了。其希望寄托在時間旅行的量子過程中。

　　但是，年代學保護只是一個猜想，時間旅行的可能性仍舊是存在的。

　　四、尾聲

　　

　　時間旅行是每個人在孩童時代最單純的夢想，或許是純粹地尋求刺激，或許是為了改變過去不經意間所犯下的錯誤，或許只是好奇於歷史。科學幻想是成年人的童話，我們在那裡尋求依託，聊以慰藉。

　　然而，當我們發現時間旅行真正有可能實現的時候，會否在心中盪起些許漣漪。在時間中旅行也許要等很長一段時間才能實現（如果它真的可行的話），也許要等到量子力學與相對論真正相互融合的時候才辦得到——這兩大物理學領域是目前最成功的理論，我們的文明世界很多都得益於它們，比如GPS、核能、計算機、半導體、航空航天、激光、電子顯微鏡、核磁共振……但是要統一這兩個分別建立在宏觀和微觀上的理論還尚待時日，群論、玄理論、標準模型，它們是目前最有希望的途徑。

　　但是，這些理論常常需要人們奉獻自己的一生來建樹，在幻想我們時間旅行的第一站點的同時，我們是否想過要為之做些什麼？

　　「時間機器」構想……

　　1895年，英國著名作家威爾斯發表了他的第一部科幻小說《未來世紀曆險記》，講的是一位科學家藉助「時間機器」，去到公元802701年的世界中歷險的故事。

　　既然存在超光速現象，那麼真的能造出時間機器嗎？愛因斯坦的廣義相對論看來並不排斥這種可能。近幾十年來，許多物理學家也熱衷於研究理論上的時間機器。

　　

　　他們設想，可利用一個能夠穿越的「蟲洞」（即假設存在的時空隧道）來製造一台時間機器，從而將兩個相距很遠的區域連接起來。由於運動著的時間將變慢，因此只要設法將蟲洞的兩個入口放在一起，讓其中的一個以接近光速的速度圍繞另一個運動，就將獲得一個時間差。當兩者慢慢停下來並相互靠攏的時候，時空軌跡就會形成一個封閉的「擬時間圈」。這樣，沿著這一蟲洞圈旅行，太空人就可回到他出發的地點和時間。

　　現年62歲的馬利特是美國康涅狄格大學物理學教授。馬利特的父親在他10歲時去世，在年幼的馬利特看來，父親的死與吸煙酗酒的習慣有關。如果能夠回到過去提醒父親，這一切或許會改寫。為了重新見到父親，馬利特開始了對時間的研究，他的時光機器以愛因斯坦的廣義相對論為基礎。阿爾伯特·愛因斯坦的理論是，空間和時間是連在一起的，引力可以像扭曲空間一樣扭曲時間。馬利特認為，如果他可以創造一個引力漩渦，強大的引力場能令光線變曲並減緩時間的流逝。馬利特的構想看上去像一個圓柱形光線漩渦，實際上是由一系列激光束光環所製造的巨大引力場，場中心的強度足以扭曲時空。因此，若將一個粒子放在光環中間，粒子便會被引力場拉扯。若接近引力場，時鐘和生物鐘都會變慢。如果一個人走進這個「時光隧道」，就可能出現在過去的某個點。

　　在馬利特之前，很多科學家在「相對論」的啟發下已經提出過幾個「時間機器」構想。

　　1974年，美國新奧爾良杜蘭大學的物理學家弗蘭克·蒂普勒設想建造一個巨大的圓柱體並令其旋轉，它就可能將周圍的時空扭曲，出現很多進入過去的「時間入口」，你跳進去就會時光倒流。但是根據他的計算，這個圓柱體的重量至少要與太陽相當，又必須被裝在一個長約100千米、直徑65千米的管子里。這顯然是無法實現的。

　　上世紀80年代，美國加州理工大學的理論物理學教授基普·索恩提出了著名的「蟲洞」理論——連接兩個時空地點的時光隧道，這兩個地點可能處於完全不同的宇宙，也可能是同一宇宙中的兩個地方，物質可以通過一個「蟲洞」的入口，迅速抵達另一處時空目的地。不過，在時空結構中製造出一個「蟲洞」，可能需要一顆恆星或相當於幾十顆原子彈的能量，甚至還需要掌控負能量，這也不是現代科技可以辦到的事情。

　　然而，就算技術上的諸多難題都被解決了，「時間機器」的產生還會打開一個充滿邏輯悖論的潘多拉盒子。如果我們假定只有一個單一的宇宙，隨著時間向前推進，任何一個想進入過去或前往未來的嘗試都會導致邏輯上的混亂。一個科學家在建造蟲洞，僅需一分鐘就回到過去，通過蟲洞，科學家可以看到一分鐘前的自己。如果這位科學家利用蟲洞向以前的自己開槍，會發生什麼情況呢？他現在已經一命嗚呼。那又是誰開的槍呢？這便是悖論。在某種程度上，這種時間機器會違反整個宇宙所遵循的基本規則。

　　據此，霍金認為任何通過蟲洞和其他方式回到過去的時間旅行或許都是不可能的。但這並不意味著所有的時間旅行都不可行。1991年時霍金還猜測，物理定律一定會「禁止」時間旅行。現在他對時間旅行似乎深信不疑，對通向未來的時間旅行就更深信不疑。

　　毫無疑問，霍金是我們這個時代最偉大的科學家之一。但大師的預言就一定正確嗎？好像不一定。