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本文作者：今日头条 ：{subject}
时空旅行梦想照进现实
一、从幻想开始
首先，我们的时空旅行是从幻想开始的。
1895年，英国人HG威尔斯的《时间机器》问世，成为了时空旅行类科幻小说的开山之作
。那一年，德国科学家伦琴发现了用其名字命名的射线，恩格斯逝世，而希特勒当时年仅六岁，距二战爆发还有整整四十年。
稍微了解科幻的读者可能都阅读过这部创作于一百多年前的长篇小说，小说讲述了一位科学家乘坐时空旅行机器来到公元802701年的地球，这时地球上的人类已经分裂成两个种族，一个是地上人埃洛伊人，智力与形态都近似于儿童，另一类是地下人莫洛克人，他们习惯于生活在黑暗中，依靠地下机器维持生活。来到未来的科学家好奇地闯入了莫洛克人的地下世界，打乱了原有的社会结构，并遭遇险境，最终历经艰险逃脱，回到现实世界。
1995年上映，由布鲁斯威利斯主演的影片《十二猴子》可以称得上是同类电影题材中的经典之作。
影片中，人类社会在1996年遭到了致命病毒袭击，导致文明凋零，仅存的少数人在地下世界中苟延残喘，2035年的地下科学家们通过时间机器将囚徒科尔送回到1996年，以寻找导致病毒扩散的真正原因，以及带回未发生变异前的病毒，以便研制疫苗抵御该致命病毒。变换的时空、暗淡的地下世界、神秘的十二猴子军团、交替的理智与疯狂、令人目不暇接的真实与虚幻，一同构筑了时空穿梭的快感。
然而，当我们在欣赏这些文学或影视作品时，是否思考过时空旅行究竟是否可行，通过何种方式可以实现在时间中的漂流——对于这一点，无论是小说作者还是电影编剧都没能给出一个令人满意的答案，只是一笔带过。
二、不只是幻想
时空旅行并非只能存在于小说和影视作品的幻想之中。到现在为止，我们的时空旅行大致有以下四种形式，它们可以带你去看披头士的演唱会，
可以带你去山涧偷取霸王龙的蛋，
而且更重要的是，它们不只是幻想
人体冷藏
第一种可能的时空旅行形式可能不算是真正的时空旅行。很显然，人体冷藏并不像电影中所展现的那样，旅行者可以一瞬间地从奥运会开幕式跳至三国时代，然而，人体冷藏是目前为止真真正正唯一可行的时空旅行技术。
众所周知，人体冷藏是一门应用于医疗领域的尚有争议的技术。绝症患者可以在临死前将自己冷藏起来，将身体的新陈代谢降至最低，人体衰老的速度也会同时减慢——类似于动物的冬眠——待到人类社会发展到能够治愈该绝症的时代，重新唤醒处于冷藏中的患者并得以治疗。目前，美国的阿尔科生命延续基金和美国人体冷藏机构是开展人体冷藏业务的公司中最先进的。
人体在被冷藏的过程中，环境温度低至零下196℃，机体的新陈代谢几乎是完全停止的，换句话说，虽然外界的时间在正常流逝，但被冷藏的人体自身却并不衰老，其时间是凝固的。当人体被解冻时，人体的衰老时间又重新融入了外界的时间流逝，事实上，被冷藏者就这样经历了一次时空旅行。
但是，在伦理、道德、哲学上，这一技术仍旧深受诟病，当然这是后话。在科幻小说中，这一技术通常被应用于宇航员在星际间的航行，
因为人体的衰老速度实在是熬不过星际航行的漫长。
高速行驶
介绍这一种时空旅行方式前，我们先简要了解一下爱因斯坦在1905年所提出的狭义相对论。
狭义相对论创建于一个特殊的时刻。18世纪末，麦克尔逊－莫雷实验从实验的角度一举击溃了在物理界占据统治地位数百年的绝对时空观，艾萨克·牛顿的经典力学在宏观高速的宇宙天体面前显得有些无力。在经典力学中，牛顿认为，宇宙就像一个大盒子，盒子是绝对不变的空间，而我们所观测到的所有星体，包括太阳系，都存在于这个绝对的空间中，对于处于这个绝对空间中任何位置的参照物而言，时间都以相同的速度流逝，它跟物体的状态毫无关系。而狭义相对论建立在洛仑兹变换的基础之上，不同于经典力学，狭义相对论以为物体的速度和相对该物体的时间是相互联系着的，这种关系也反映在了洛仑兹变换中。时间这一变量如鬼魅般出现在洛仑兹变换的数学形式中，而作为经典力学的基础方程，伽利略变换却并不存在时间这样的变量。因此我们可以在狭义相对论中得到这样一个推论，那就是物体的时间与其运动状态有着千丝万缕的联系。
根据洛仑兹变换，我们可以更进一步地推演出这样的关系——钟慢效应。
钟慢效应又称时间膨胀、爱因斯坦延缓，简单理解就是，物体的速度越快，其周围的时间流逝就越慢，当物体的速度达到光速时，其时间是停止的，而当其以超光速飞驰时（当然，在狭义相对论中，时间常量被假设为宇宙间的最高速度，是不允许超越的），其时间就开始倒退了。因此，当你进入宇宙飞船，以光速行驶十年后回到地球，你会发现，自己并没有老去一丁点儿，而日历却翻过了整整十年。
虫洞理论
“虫洞”这一名词的提出颇具戏剧色彩。1985年，康奈尔大学的天文学教授卡尔萨根博士在创作其首部长篇科幻小说《接触》（比小说后来被改编成了科幻大片《接触未来》）
时遇到了难题，那就是如何令其女主人公在短时间内从地球到达织女星。卡尔的最初想法是通过黑洞来穿越这漫长的26光年，但是这一套理论不太站得住脚，于是他向加州理工大学从事引力理论研究的朋友基普·索恩寻求帮助。索恩在了解情况并仔细研究论证后告诉他的老朋友，太空旅行的最佳方式是通过虫洞。这是虫洞这一名词的第一次公开亮相，从此以后，物理学界便铺天盖地般地展开了对它的研究。
虫洞这一概念来自于广义相对论的推演。广义相对论认为，大质量的天体的质量（即引力）会引起其周围空间的塌陷，造成时空的弯曲。在这里，中学里的欧几里得几何学不再适用，
欧几里得
黎曼几何显示出了它的优势，
光线在通过天体附近时，会发生弯折。而众所周知，黑洞由大质量恒星演化而来，在恒星消耗完其自身能量时，再也无法抗衡恒星的巨大质量，如果恒星的质量足够大，其坍缩将会形成黑洞，连光线也无法逃脱其引力。
这样的黑洞，其周围的时空弯曲也是巨大的，凹陷的空间将最终抵达高维度，更可怕的是当黑洞的质量大到足以凿穿高纬度，形成虫洞时，事情就变得有趣了，科学家相信，在虫洞的另一头，或许是我们宇宙中遥远的虚空，或许是另一个宇宙，又或许，是另一个时同点的宇宙。
事实上，这样的虫洞在量子范畴内是时时刻刻都在随机发生的，被称之为量子泡沫，宇宙空间不断地出现这样的小裂缝，然后悄无声息地消失。
因为虫洞是无法稳定存在的，在数学解释中，需要一种负能量来撑开它，否则很快便会“蒸发”掉。因此，理论上，我们只需要找到这样的量子泡沫，运用负能量撑开虫洞，将其放大，直到足够飞船通行，这时候，我们便可以轻松地到达其他时间点了。
大型强子对撞机
2008年9月10日正式启动的大型强子对撞机位于日内瓦地下100m处，全长27km，其造价达465亿美元，各国上万名科学家参与了实验。对撞机的工作原理是，利用磁场使带电微观粒子做回旋运动，同时通过高频电场反复进行加速，逐级提高速度，以使粒子具有足够高的能量，再进行对撞实验，进而探索微观世界。大型强子对撞机的环形轨道中有近3000束粒子流，每束粒子流又包含至少1亿个粒子。这当中，每两亿个粒子可能会发生20次碰撞。但是，由于发射束琉的频率高达3000万次／秒，因此日内瓦的地下世界中，每秒会发生约6亿次碰撞。大型强子对撞机可以将质子加速至999999991％倍光速，碰撞前，每个粒子的能量将会达到7万亿电子伏特，相撞时的碰撞能量就高达14TeV。大型强子对撞机是目前为止最强大的环形加速器。
话题回到时空旅行上。据媒体报道，莫斯科斯捷克洛夫数学研究所的数学物理学家阿勋菲娃和沃洛维奇在大型强子对撞机尚未启动的时候就曾提出，这个地下怪物有可能是世界上第一台时间机器，这两位俄罗斯科学家认为，如果大型强子对撞机的能量集中可能对宇宙的结构产生影响，大型强子对撞机的能量足以对时间造成巨大的扭曲——闭合类时因果线，在数学公式中，这些因果线能使时间回到过去。而这一切，都是高能粒子对撞的结果。
三、梦想照进现实
别急，在面对时间机器的时候，在进行时空旅行之前，我们还有些问题需要解决，比如悖论。
悖论
各位可能早已对悖论有所了解，譬如说，“我只给那些不给自己刮脸的人刮脸”这句话就是一个自我矛盾的悖论（他究竟给还是不给自己刮脸呢）。而在时间的旅行中，这样的悖论也随处可见，这也正是它阻碍我们进行时空旅行的原因。
比如说，汤姆通过时间机器回到过去，枪杀了自己的外祖父，而迎娶了自己的外祖母会怎样呢？这样的话，就不会有汤姆母亲的出生，更不会有汤姆，那么回到过去枪杀汤姆外祖父的人又是谁呢——这就是著名的外祖父悖论，用以抨击时空旅行的可行性。
又比如，约翰幼年时遇到一个时空旅行者，年迈的旅行者交给他一个笔记本，上面有时间机器的制作方法，到约翰老了之后，终于制作出了时间机器，并回到过去，他看到了年幼的自己，并将记载有时间机器制作方法的笔记本交给了小约翰。毫无疑问，约翰就是那个年迈的时空旅行者，但问题是，那本记载有时空旅行制作方去的笔记本从何而来呢？
很长一段时间内，诸如此类的悖论在哲学上战胜了时空旅行这一假想。那么，到现在，我们是否有方法摆脱这些悖论的束缚，在时间的长河中游荡呢？
平行世界
平行世界的观点认为，存在着无数个宇宙，而每个宇宙，都是不同的世界，世界上所有可能的图景都包括在其中，在每一次做决定的时刻，宇宙线的时间就分裂了。比如说，二战中，纳粹德国先于美国的曼哈顿计划研发出了原子弹，战争的结局可能就不同了，而实际上，在某个宇宙中，这样的结局也许真的发生了，那就是，希特勒和他的轴心国赢得了二战的胜利，只不过，它发生在其他的宇宙中。
在外祖父悖论中，我们通常认为，宇宙A中的汤姆通过时间机器回到的其实是宇宙B，因此他枪杀的也只是宇宙B中的外祖父，在宇宙B中不会有另一个汤姆出生，但是，这一切都不会改变原来的宇宙A。
年代学保护猜想
年代学保护猜想由剑桥大学的史蒂芬·史蒂芬霍金教授提出，严格说来，这一猜想并非用来支持时空旅行的（相反，它反对这种旅行方式），它只是用以解决悖论的问题，解释这些自相矛盾的悖论是不会发生的。史蒂芬霍金认为大自然自身不会允许这种悖论发生，它会通过一些巧妙的方法禁止时空旅行的进行，从而无法完成悖论行为。在年代学保护猜想中，引入了某一其他因素进行调解，以防止旅行到过去的情况发生，而到目前为止，我们只是还没有找到这一因素罢了。其希望寄托在时空旅行的量子过程中。
但是，年代学保护只是一个猜想，时空旅行的可能性仍旧是存在的。
四、尾声
时空旅行是每个人在孩童时代最单纯的梦想，或许是纯粹地寻求刺激，或许是为了改变过去不经意间所犯下的错误，或许只是好奇于历史。科学幻想是成年人的童话，我们在那里寻求依托，聊以慰藉。
然而，当我们发现时空旅行真正有可能实现的时候，会否在心中荡起些许涟漪。在时间中旅行也许要等很长一段时间才能实现（如果它真的可行的话），也许要等到量子力学与相对论真正相互融合的时候才办得到——这两大物理学领域是目前最成功的理论，我们的文明世界很多都得益于它们，比如GPS、核能、计算机、半导体、航空航天、激光、电子显微镜、核磁共振……但是要统一这两个分别建立在宏观和微观上的理论还尚待时日，群论、玄理论、标准模型，它们是目前最有希望的途径。
但是，这些理论常常需要人们奉献自己的一生来建树，在幻想我们时空旅行的第一站点的同时，我们是否想过要为之做些什么？
“时间机器”构想……
1895年，英国著名作家威尔斯发表了他的第一部科幻小说《未来世纪历险记》，讲的是一位科学家借助“时间机器”，去到公元802701年的世界中历险的故事。
既然存在超光速现象，那么真的能造出时间机器吗？爱因斯坦的广义相对论看来并不排斥这种可能。近几十年来，许多物理学家也热衷于研究理论上的时间机器。
他们设想，可利用一个能够穿越的“虫洞”（即假设存在的时空隧道）来制造一台时间机器，从而将两个相距很远的区域连接起来。由于运动着的时间将变慢，因此只要设法将虫洞的两个入口放在一起，让其中的一个以接近光速的速度围绕另一个运动，就将获得一个时间差。当两者慢慢停下来并相互靠拢的时候，时空轨迹就会形成一个封闭的“拟时间圈”。这样，沿着这一虫洞圈旅行，太空人就可回到他出发的地点和时间。
现年62岁的马利特是美国康涅狄格大学物理学教授。马利特的父亲在他10岁时去世，在年幼的马利特看来，父亲的死与吸烟酗酒的习惯有关。如果能够回到过去提醒父亲，这一切或许会改写。为了重新见到父亲，马利特开始了对时间的研究，他的时光机器以爱因斯坦的广义相对论为基础。阿尔伯特·爱因斯坦的理论是，空间和时间是连在一起的，引力可以像扭曲空间一样扭曲时间。马利特认为，如果他可以创造一个引力漩涡，强大的引力场能令光线变曲并减缓时间的流逝。马利特的构想看上去像一个圆柱形光线漩涡，实际上是由一系列激光束光环所制造的巨大引力场，场中心的强度足以扭曲时空。因此，若将一个粒子放在光环中间，粒子便会被引力场拉扯。若接近引力场，时钟和生物钟都会变慢。如果一个人走进这个“时光隧道”，就可能出现在过去的某个点。
在马利特之前，很多科学家在“相对论”的启发下已经提出过几个“时间机器”构想。
1974年，美国新奥尔良杜兰大学的物理学家弗兰克·蒂普勒设想建造一个巨大的圆柱体并令其旋转，它就可能将周围的时空扭曲，出现很多进入过去的“时间入口”，你跳进去就会时光倒流。但是根据他的计算，这个圆柱体的重量至少要与太阳相当，又必须被装在一个长约100千米、直径65千米的管子里。这显然是无法实现的。
上世纪80年代，美国加州理工大学的理论物理学教授基普·索恩提出了著名的“虫洞”理论——连接两个时空地点的时光隧道，这两个地点可能处于完全不同的宇宙，也可能是同一宇宙中的两个地方，物质可以通过一个“虫洞”的入口，迅速抵达另一处时空目的地。不过，在时空结构中制造出一个“虫洞”，可能需要一颗恒星或相当于几十颗原子弹的能量，甚至还需要掌控负能量，这也不是现代科技可以办到的事情。
然而，就算技术上的诸多难题都被解决了，“时间机器”的产生还会打开一个充满逻辑悖论的潘多拉盒子。如果我们假定只有一个单一的宇宙，随着时间向前推进，任何一个想进入过去或前往未来的尝试都会导致逻辑上的混乱。一个科学家在建造虫洞，仅需一分钟就回到过去，通过虫洞，科学家可以看到一分钟前的自己。如果这位科学家利用虫洞向以前的自己开枪，会发生什么情况呢？他现在已经一命呜呼。那又是谁开的枪呢？这便是悖论。在某种程度上，这种时间机器会违反整个宇宙所遵循的基本规则。
据此，史蒂芬霍金认为任何通过虫洞和其他方式回到过去的时空旅行或许都是不可能的。但这并不意味着所有的时空旅行都不可行。1991年时史蒂芬霍金还猜测，物理定律一定会“禁止”时空旅行。现在他对时空旅行似乎深信不疑，对通向未来的时空旅行就更深信不疑。
毫无疑问，史蒂芬霍金是我们这个时代最伟大的科学家之一。但大师的预言就一定正确吗？好像不一定。
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发表于 2018-5-13 11:11:24
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