Question

时空旅行能否成为现实？科学家们为此做过什么努力？

Answer 1

时间旅行是每个人都有过的想法，可能你想回到过去，试着改变某一件事。现代有很多科幻电影都涉及到了时间旅行，也有很多以时间旅行为灵感而创作的文学作品。

但是，时间的倒退和前进真的可能实现吗？如果能实现，我们应该如何做才能把它变成现实呢？

时空旅行想要成为现实是很难想象的，长期以来，许多科学家尤其是天体物理学家都在思考这个问题。令人难以想象的是，也许真的可以做到时间旅行。

首先，令人失望的是，我们无法回到过去，不过的确有一些理论显示，时间向未来的跨越是有可能实现的。

爱因斯坦曾提出了狭义相对论，尽管许多人认为时间是固定不变的，爱因斯坦却证明了时间是一种幻象，是相对的。

根据观测者在太空中的速度不同，时间也会发生改变，狭义相对论的内容是很难想象的，因为它与我们日常生活没有太多关联，但其他一些科学家也证实了这一理论。

该理论认为，空间和时间其实是某样事物的不同方面，这个事物就是“时空”。任何穿越时空的事物，速度不会超过每秒300000公里的限制，也就是光在太空中的速度。

再回到时间幻象，狭义相对论认为，当你穿越时空时，会有意想不到的事情发生。相对于其他人，你的时间会过得更慢，而只有回到这些人身边时，你才会发现这一事实。

我们来打个比方，假设你现在15岁，乘坐航天器以接近光速的速度在宇宙航行，期间你过了5次生日，等你20岁回到地球上时，那些曾经和你同龄的同学们，已经满65岁，退休在家过着安逸的日子。

原因就是你的时间过得更慢，你只度过了5年的时光，而你的同学却过了整整50年。但爱因斯坦的广义相对论提出了另外的内容，那就是引力能够弯曲时间。假设一种四维空间结构，任何有质量的东西附着在这片结构上，空间表面就会出现凹痕，这就是时空的弯曲。

弯曲的时空会使物质绕弯曲的轨道移动，而这种弯曲的时空，就是我们常说的引力，那我们怎样才能穿越时空呢？

有一个可行之策就是虫洞，也就是爱因斯坦-罗森桥，源于爱因斯坦和科学家纳森罗森一起在1935年提出虫洞的存在。

虽然目前一个都没发现，但是许多科学家都提出虫洞是可能存在的。其中最著名的要属史蒂夫霍金和基普索恩，索恩甚至曾为诺兰导演的《星际穿越》做了理论顾问。

那我们就假设虫洞存在，上世纪八十年代后期，索恩提出将虫洞制成时光机这一想法是有可能实现的。根据爱因斯坦的广义相对论，虫洞在太空的作用可能像一座桥，将两个远距离的点拉近。

理论上来讲，某种特定类型的虫洞，可以实现任意方向的时间穿梭，前提是要使虫洞的一端速度接近光速，再将其倒转回原来的位置，让另一端保持原状，我们就能得到这样的结果。

由于时间延迟的影响，相较于固定的一端，变化那端的时间就会慢下来，但是虫洞很难把握，容易造成各种逻辑悖论。

举例来说，一个人穿过虫洞，他能看到一分钟前的自己，如果他利用虫洞，开枪打死了更早的自己，现在的他已经死了，那这是谁开的枪呢？

再回到时间延迟的话题上，国际空间站上的钟表要比地球上的走得慢，因为空间站移动速度很快，并且受地心引力影响更小，时间流逝更快，这也是为什么地球上的钟表都不完全精准的原因。

由于时间延迟，越靠近地球表面，时间也越慢。可以说，每个登上太空的人都是时间旅行者。

通过观察导航卫星，可以更好地了解时间延迟的原理，平时我们手机中的GPS芯片是通过太空中绕地飞行的24颗卫星运作的，卫星会根据标记位置时发送和接收信号的时长来进行定位。

然而，在设计这套系统时，科学家发现，GPS卫星上的原子钟确实会走得更快，准确计算后发现，它们每天都会少走8微秒，这个差距几乎无法感知到，但也足以造成定位数据的严重偏差。

技术人员对太空上的时钟进行了调整，来计算相对论效应的数据，发现问题不在于钟表本身，钟表走得快是与地球上的时间相比，太空中的时间流逝的更快，造成这种独特现象的原因就是地球的质量。

爱因斯坦认为，物质会拖住时间，减慢时间的流逝，物体质量越大，对时间的延迟也越多，而正是这一惊人的事实，为时间旅行的发展打开了新的大门。

在银河系的中央，有着银河系中质量最大的物质，一个质量很大的黑洞，大约是太阳的400万倍。在其本身引力的作用下，黑洞坍塌成了一个点，越靠近黑洞，引力也就越强，一旦靠近到一定距离，光也无法逃脱。

像这样的巨型黑洞，对时间的拖延作用就非常明显，相较于银河系中的其他物质，它对时间的拖延要多得多，同时黑洞也就成为了一个天然时光机。简单地说，质量到达一定程度的黑洞就是时光机。

当然，这一理论并没有实践支撑，相较于虫洞，黑洞的优点更多，且不会造成逻辑悖论。但黑洞非常危险，而且距离我们十分遥远，就算在未来，也很难到达那里。

幸运的是，穿越时空还有另一种方法，这也是最有可能实现的制造时光机的方式。

那就是拥有非常快的速度，快到可以逃过黑洞的吸力。宇宙是有限速的，每秒186000英里，也就是我们熟知的光速，没有任何东西能超过这个速度，这也是科学界公认的一条规则。

以光速的速度运动，你就可以穿越到未来，比如科幻片中常见的传输系统。假设有一条围绕地球转动的轨道，当行驶的列车无限接近光速时，列车就成为了时光机。

但是想要接近光速，就要以非常快的速度绕地行驶，由于物理定律的限制，列车很难达到光速，而一旦达到这个速度，车上的时间与世界各地相比就会流逝得越来越慢，仿佛到了靠近黑洞的地方，就是这么简单。

如果你想穿越到未来，只要速度够快即可。人类 历史 上速度最快的载具是阿波罗10号，能达到每小时25000英里，但要想穿越时空，这个速度是远远不够的，要想达到宇宙极限速度，需要长达6年的全速前进。

显然时空旅行如今不可能实现，人类不太可能在这样的穿越过程中存活下来，但物理学正在不断发展壮大。量子力学理论的进步或许能为我们提供关于时空穿越中逻辑悖论问题的解法，就算仍无法实现时空旅行，也可能为我们解答为什么某些粒子能够以超过光速的速度彼此交通。

至少目前时空旅行爱好者还能在影视和书本中体验穿越的乐趣。