时间是可塑的

从几千年前的农耕时代到科技发达的现代，“时间旅行”这个词常常会让我们对穿越时间的意义产生最奇妙的想象。

当然，你也不需要一台时光机或一个花哨的虫洞来穿越时间。正如你可能已经注意到的，我们都一直在进行时间旅行。在最基本的层面上，时间是宇宙变化的速度——不管你喜不喜欢，我们一直在经历变化。我们的年龄变化，行星绕着太阳转，物体分崩离析。

我们用秒、分钟、小时和年来度量时间的流逝，但这并不意味着时间以恒定的速度流动。就像河流里的水因河道的大小而奔腾或减慢一样，时间在不同的地方以不同的速度流动。换句话说，时间是相对的。

但是，是什么导致了我们从摇篮到坟墓的单向跋涉？这都归结于时间和空间的关系。人类在长度、宽度和深度三个空间维度上嬉戏玩耍。时间作为最关键的第四维度加入了这个聚会。时间离不开空间，空间离不开时间。两者作为一个整体存在：时空连续体。任何发生在宇宙中的事件都必须同时涉及空间和时间。

在这篇文章中，我们将探讨在我们的宇宙中时间旅行的日常生活方式，以及在第四维度上跳舞的一些更牵强的方法。

穿越到未来

实时旅行

如果你想在未来的岁月里比下一个人快一点，你需要利用时空。全球定位卫星每天都能做到这一点，每天多产生1 / 3秒。在轨道上时间过得更快，因为卫星离地球的质量更远。在地面上，行星的质量会随着时间的推移而下降，并以小的速度减慢。

我们称之为重力时间膨胀。根据爱因斯坦的广义相对论，重力是时空中的一条曲线，天文学家在研究在质量足够大的物体附近运动的光时，经常观察到这种现象。特别大的太阳，例如，可以引起一束直的光束弯曲，我们称之为引力透镜效应。

这与时间有什么关系？记住：任何发生在宇宙中的事件都必须包含时间和空间。引力不只是影响空间，它也会影响时间。

你不可能注意到时间流动中的微小变化，但一个足够大的物体会产生巨大的影响——比如，银河系中心的超大质量黑洞射手座a。在这里，400万个太阳的质量是一个单一的、无限密集的点，被称为一个奇点。环绕这个黑洞一段时间(不掉进去)，你就会体验到地球一半的速度。换句话说，你完成了一个五年的旅程，发现地球上已经过去了整整十年。

速度也在我们经历时间的速度中起着作用。越接近我们称之为光速的宇宙速度极限，时间过得越慢。例如，在高速列车上，时钟的指针比静止的时钟移动得慢。一名乘客不会感到有什么不同，但在旅行结束时，速度会减慢十亿分之一秒。如果这样一列火车能达到99.999%的光速，那么在一年的时间就可以度过火车站里233年的时间。

实际上，这个假设的通勤者会穿越到未来。但是过去呢？能想象到的最快的星际飞船能让时光倒流吗？

穿越回过去

亚利桑那州弗拉格斯塔夫上空的星星，这些星光都是过去的星光。

我们已经确定，穿越到未来的时间总是在发生。科学家们已经在实验中证明了这一点，这个想法是爱因斯坦相对论的一个基本方面。你会走向未来；问题只是旅行的速度有多快。但是去过去旅行呢？瞥一眼夜空就能得出答案。

银河系大约有10万光年宽，所以来自遥远恒星的光要经过数千年才能到达地球。瞥见那道光，你实际上是在回顾过去。当天文学家测量宇宙微波背景辐射时，他们回顾了100多亿年前的原始宇宙时代。但我们能做得更好吗?

爱因斯坦的理论中没有任何东西可以阻止时间穿越到过去，但是按下按钮回到昨天的前提就违反了因果律。一个事件发生在我们的宇宙中，它导致另一个无穷无尽的单向事件串。在每个实例中，原因都发生在效果之前。试着想象一个不同的现实，比如说，一个人穿越回过去杀了自己的爷爷。它违背了我们所知道的现实；因此，许多科学家认为穿越到过去是不可能的。

一些科学家提出了利用超光速旅行回到过去的想法。毕竟，如果时间随着物体接近光速而变慢，那么超过这个速度可能会导致时间倒流？当然，当一个物体接近光速时，它的相对论性质量就会增加，直到光速，它就变成了无穷大。加速一个无限大的质量是不可能的。在理论上，翘曲速度技术可以通过在宇宙中推进一个时空泡泡来规避宇宙的速度限制，但即使这样也会带来巨大的、遥远的未来能源成本。

但是，如果时光穿梭于过去和未来，更少地依赖于投机的空间推进技术，而更多地依赖于现有的宇宙现象呢？比如向黑洞中航行。

黑洞和克尔环

黑洞的另一边是什么？

环绕一个黑洞足够长的时间，重力时间膨胀将带你进入未来。但是如果你直接飞到这个宇宙巨兽的深处会发生什么呢？大多数科学家都认为黑洞可能会压垮你，但有一种独特的黑洞可能不会：克尔黑洞或克尔环。

1963年，新西兰数学家罗伊·克尔提出了第一个旋转黑洞的现实理论。这一概念取决于中子星，中子星是一种巨大的坍缩恒星，有曼哈顿那么大，但质量与地球的太阳相当。克尔假设，如果垂死的恒星坍缩成一圈旋转的中子星，它们的离心力将阻止它们变成一个奇点。由于黑洞不会有一个奇异点，克尔认为进入黑洞时不用担心其中心的无穷引力，是安全的。

如果克尔黑洞存在，科学家们推测我们可能会通过它们并通过一个白洞。把它想象成黑洞的排气末端。而不是把所有的东西都拉进它的引力中，这个白洞会把所有的东西都推出去并远离它——也许是进入另一个时间，甚至是另一个宇宙。

克尔黑洞纯粹是理论上的，但如果它们确实存在，它们就会给爱冒险的时间旅行者提供一个通向过去或未来的单程旅行。虽然一个非常先进的文明可能会发展出一种校准这种时间旅行方法的方法，但没有人知道一个“狂野”的克尔黑洞会在何时何地离开你。

虫洞

把空间想象成一个弯曲的二维平面。当两个物体在时空上施加足够的力，形成一个连接遥远点的隧道时，就会形成这样的虫洞。

理论克尔黑洞并不是通向过去或未来的唯一可能的宇宙捷径。从《星际迷航:深空九号》到《唐尼·达科》的所有东西都很受欢迎，除了黑洞，同时也有“爱因斯坦-罗森桥”要考虑。你当然知道这个说的就是虫洞。

爱因斯坦的广义相对论允许虫洞的存在，因为它认为任何质量都可以弯曲时空。要理解这种弯曲，可以想象两个人拿着床单，把它绷得紧紧的。如果有人把一个棒球放在床单上，棒球的重量会滚到床单的中间，让床单在那一点弯曲。现在，如果把一个弹珠放在一张床单的边上，它就会因为这条曲线向棒球运动。

在这个简化的例子中，空间被描述为二维平面而不是四维平面。想象一下，这张纸被折叠起来，在顶部和底部之间留下了一个空间。把棒球放在顶部会形成一个弯曲。如果把相等的质量放在纸的底部，与棒球在纸上的位置相对应，第二个质量最终会与棒球相遇。这类似于虫洞的发展。

在太空中，对宇宙不同部分施加压力的物质最终会结合在一起，形成一种隧道。理论上，这条隧道会连接两个不同的时间，并允许它们之间通行。当然，也有可能一些意料之外的物理或量子特性阻止了这种虫洞的发生。即使它们确实存在，它们也可能非常不稳定。

根据已故天体物理学家史蒂芬·霍金的说法，虫洞可能存在于宇宙中最小的环境——量子泡沫中。在这里，微小的隧道不断地闪烁，瞬间连接着不同的地点和时间，就像一个不断变化的“降落伞和梯子”游戏。

像这样的虫洞对于人类的时间旅行来说可能太小太短了，但是我们有一天能学会捕捉、稳定和放大它们吗？当然，霍金说，只要你准备好接受一些反馈。如果我们要通过折叠的时空人为地延长隧道的寿命，可能会发生辐射反馈回路，以同样的方式破坏时间隧道，同样的例子是音频反馈会破坏扬声器。

宇宙弦

正确的宇宙异常可以把任何宇宙飞船变成时间机器

我们已经通过黑洞和虫洞，但还有另一种可能的时间旅行方式，通过理论宇宙现象。对于这个计划，我们求助于物理学家J. Richard Gott，他在1991年提出了宇宙弦的概念。正如它的名字所暗示的，这些是弦状的物体，一些科学家相信它们是在早期宇宙中形成的。

这些弦可以在整个宇宙中编织，比原子还薄，承受巨大的压力。当然，这意味着它们会对任何经过它们附近的物体施加相当大的引力，使附着在宇宙弦上的物体以难以置信的速度运动，并从时间膨胀中获益。通过把两根宇宙弦拉到一起，或者把一根弦拉到黑洞附近，就有可能扭曲时空，从而创造出所谓的封闭时间型曲线。

利用这两根宇宙弦(或者弦和黑洞)产生的引力，从理论上讲，宇宙飞船可以把自己推进到过去。为了做到这一点，它会绕着宇宙弦旋转。

然而，量子弦具有很强的投机性。哥特自己说，为了回到过去，哪怕是一年，它也需要一个包含整个星系一半质量能量的弦。换句话说，你必须将星系中的一半原子分裂出来才能为你的时间机器提供能量。就像任何时间机器一样，你无法回到时间机器被创建的时间点。

是的，还有时间悖论。

时间旅行悖论

坏消息，时间旅行的刺客：爷爷是必须回避的禁区

正如我们之前提到的，当第二种因果关系出现时，进入过去的概念变得有点模糊。原因先于效果，至少在这个宇宙中是这样，即使是最好的时间旅行计划也被打乱了。

首先，如果你回到200年前，你会在出生之前的一个时间出现。想一下。在时间的流动中，结果(你)先于原因(你的出生)而存在。

为了更好地理解我们正在处理的问题，考虑著名的祖父悖论。你是一个穿越时空的杀手，而你的目标恰好是你自己的祖父。所以你穿过最近的虫洞，走到18岁的父亲的父亲那里。你举起你的激光发射器，但是当你扣动扳机的时候会发生什么呢?

想想。你还没有出生。没有你的父亲。如果你过去杀了自己的祖父，他永远也不会有儿子。那个儿子永远不会拥有你，你永远不会把这份工作当成穿越时空的刺客。你根本不存在去扣动扳机，从而否定整个事件串。我们称之为不一致的因果循环。

另一方面，我们必须考虑一致因果循环的概念。同样发人深省的是，这个时间旅行的理论模型是没有悖论的。根据物理学家保罗·戴维斯的说法，这样一个循环可能会像这样展开：一位数学教授穿越到未来，窃取了一个开创性的数学定理。然后教授把这个定理给了一个有前途的学生。然后，那个有前途的学生长大了，成为了教授从他手中偷走定理的人。

然后是时间旅行的后选择模型，它涉及到接近任何悖论情况的扭曲概率。这是什么意思？好吧，把你自己放在时间旅行刺客的位置上。这种时空旅行模式将使你的祖父几乎成为死亡的证据。你可以扣动扳机，但激光会失灵。也许鸟儿会在适当的时候便便，但会出现一些量子涨落，以防止出现矛盾的情况。

但还有另一种可能性：你所旅行到的未来或过去可能只是一个平行宇宙。把它想象成一个独立的沙箱：你可以在里面建造或摧毁所有你想要的城堡，但是它丝毫不会影响你的主沙箱。所以，如果你所经历的过去存在于一个独立的时间轴上，那么冷血地杀死你的祖父并不是什么大事。当然，这可能意味着每次短途旅行都会让你进入一个新的平行宇宙，你可能永远也不会回到原来的沙箱里。

困惑了吗？欢迎来到时间旅行的世界。

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