时间的悖论，向过去或未来进行时空旅行可能实现吗？

yehangdy

时间的悖论，向过去或未来进行时空旅行可能实现吗？

lzwdj

就当代物理而言，时间这个概念是必不可少的。没时间概念，我们的世界观会受到极大的挑战。
首先没有时间概念，我们无法描述许多基本问题。万事万物都在演化之中，缺少时间概念我们无法描述演化，也无法描述运动，甚至无法描述静止。
其次，时间概念在物理里是举足轻重，牛顿在构建经典力学的时候曾构想时间是绝对的，也就是说，时间是一个完全独立的变量，无论对于什么对象而言，时间都是以同样的方式流逝。后来，热力学建立，时间概念被提升到了一个新的高度。孤立系统的熵会自发增加，直到体系重新平衡。这就导致时间的单向性和熵的增加出现了一种不谋而合，有些学者用熵增加的特性来定义时间的单向性。
后来，相对论建立。时间的许多性质被揭示。时间不是独立变量而是与运动有关的量，这就是时间的相对性。但是，由于相对论建立初期，许多人不理解相对论真正含义，而误以为这是悖论。其实，并没有悖论。在相对论里有两个时间概念，一个是随着参考系一直运动的标准钟，一个是不随参考系一起动的坐标钟。这两个钟测得时间其实不一样。这里说一下，对于很多问题，比如孪生子佯谬里面的年龄，我们不能用坐标钟定义，否则不同参考系给出的值是不一样的。换句话说，坐标钟是相对的，标准钟此时绝对的。在相对论里，时空旅行不是不允许，只是不允许任意的时空旅行。往未来去的时空旅行是可以的。孪生子佯谬就是典型的未来时空旅行。弟弟坐着宇宙飞船遨游太空(前提是飞船的速度得是接近光速的)，等他回到地球，看到孪生哥哥已经七老八十了，而自己仍然年轻。其实，这就是往未来去的时空旅行。但是弟弟无论怎么旅行都不可能回到过去，也就是说，他再也不能和年轻的哥哥重逢了。当然，如果弟弟以超光速运动，就可以回到过去。但是相对论要求有静止质量的亚光速粒子无论以何种方式都不能达到以及超过光速。所以，在相对论框架里，时空旅行只能实现一个。
相对论建立之后若干年(按狭义相对论建立时间算是20年，按广义相对论的算是10年)，量子力学建立了。物理学家通过将量子化条件引入狭义相对论而建立了量子场论，但是物理学家在广义相对论量子化问题上遇到了巨大阻碍。为此物理学家选择退而求其次，采用半经典的方法，建立了弯曲时空量子场论。这是反过来做的一种方法，即不考虑引力如何量子化，而是考虑量子过程的引力化。其中在经典引力论出现虫洞问题，又一次被搬出来了。虫洞是从史瓦西解里导出的一个很重要的结论。这里铺垫一点点广义相对论的史瓦西解的知识。史瓦西解，也叫史瓦西时空、史瓦西度规，它是广义相对论的第一个解析解，是德国物理学家史瓦西在一战前线作战时候给出来的。史瓦西时空存在黑洞区和白洞区以及另外两个区域。这四个区域有一个公共部分，这个部分叫虫洞。虫洞连接两个不同的世界。一些学者称之为“平行世界”。由于这两个平行世界所在位置正好是时间轴的两测，于是有人就猜测，这个虫洞能实现去往过去的时空旅行。但是有人借助半经典方法计算了虫洞，发现维持虫洞需要十分巨大的负能量，而穿越虫洞需要存在负质量的物质。可以说这是令人诧异的结论。因此，去往过去的时空旅行目前还不能实现。
回到刚才说的那个被物理学家绕过去的话题——引力量子化问题。上个世纪最后二十年注定是不平静的二十年。80年代初期，超弦理论诞生，但是超弦理论并没有给出十分有用的结论，相反超弦理论给出了许多不太美妙的结论。因此，有人声称，超弦理论还没有成为合格的科学理论。也就是说，超弦理论还需要进一步去发展和完善。而几乎同时期，圈量子引力论诞生了。这套理论也有一些问题，不过相比于超弦，它还是一个四维时空的理论，另外它也没有超弦胃口那么大——超弦可以统一YM理论和引力论，所以它号称“超统一”理论——圈论目前可以一定程度上解释量子引力。但是它放弃了许许多多基本物理概念，首先是时间概念。为了解决广义相对论依赖背景时空而导致的种种困难，圈论干脆放弃了时间概念，也放弃能量动量这些基本概念，而把物理过程归咎到体积量子化上。这就导致，时空旅行彻底成了空谈。因为没有时间概念，圈论被许多学者诟病。一开始我就摆出了最朴素的观点，论述了时间之重要性(鄙人在一定程度上反对圈论放弃时间概念，但另一方面我又赞成圈论的体积量子化)。圈论另一个困难是它不存在低能近似理论。所以圈论不能算一个十分成功的理论。
说到这，我也该结束我的回答了。但是关于时间的研究没有终止，时间始终是最神秘的。

ylzhang

根据爱因斯坦的说法，只有超过光速才能去未来，而超过光速时质量趋于无穷大，我们反过来想一想，当我们成为那个趋于无穷大的质量时，我们就可以到未来进行时光旅行。这个趋于无穷大的质量在我们宇宙的最大限度应该就是我们宇宙的所有质量总和。所以，如果你想进行时空旅行，不管过去还是未来，首先你要脱离宇宙成为独立的存在，而后你便成为了你自己概念上的“趋于无穷大的质量”，也可以说是你成为了另一个宇宙，你在你自己内部便可以随意创造过去和未来。