时间的悖论，向过去或未来进行时空旅行可能实现吗

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时空旅行的N种可能

什么是时间？时间是物理实在，还是心理感受？对时间的感受是绝对的，还是相对的？时间是线性的还是循环的？时间是无止境的还是有一个终结？时间是否可逆？时间可以被超越吗？

无数物理学家、心理学家、哲学家、文学家对上述问题给出了自己的解答，但是，没有一个比古罗马帝国基督教神学家、哲学家圣·奥古斯丁

的答案更为机敏。当他被问及“什么是时间”时，他回答：“没人问我时我还知道，一旦要回答它，我就一无所知了。”也许，这就是时间的最大悖论——人人都能感觉它的流逝，人人又都无法准确描述它。

飞出个未来

英国著名科幻作家乔治·威尔斯的名著《时间机器》

开篇有这样一段对话，反映了普通人对于时空旅行的天然疑惑：

“他为什么就不能指望自己最终能沿着时间维停止运动或加速运动，甚至逆向运动呢？”

“哦，这……是完全……”

“为什么不行？”时间游客问。

“这不合情理。”菲尔比说。

“什么情理？”时间游客问。

其实有一个物理学原理并不排斥时空旅行，而且它比“情理”更可信，这就是目前被广泛接受的关于时间的物理理论：爱因斯坦的相对论。在相对论中，一维时间与三维空间一起组成四维时空，这是构成宇宙的基本结构。时间与空间都不是绝对的，观察者身处不同速度或不同时空结构的测量点，所测量到的时间的流逝也是不同的。

从爱因斯坦相对论中能得出许多有趣的推论。

“双生子佯谬”是其中之一。这个佯谬预测一个具有相对运动的时钟的时间流逝比另一个静止时钟的时间流逝慢，这也被称为“时间膨胀效应”。

1971年，美国物理学家哈菲尔与基廷通过实验证明了时间膨胀效应。他们将高度精确的原子钟放在飞机上绕着世界飞行，然后将读到的时间与留在地面上完全一样的时钟做比较。结果证实：在飞机上的时间流逝得比实验室里的慢。据爱因斯坦的理论，当移动的速度越快，时间流逝速度越慢，当移动速度达到光速的一半时，时间约慢13%。

时间变慢又如何？与“双生子佯谬”何干？又与时空旅行关系何在？

让我们设想这样一个场景：一对双生子在地球上长大，二者年龄几乎没有差别。然后，其中的哥哥乘坐高速飞船以接近光速的速度飞入太空，弟弟仍留在地球上。当哥哥乘飞船返回地球的时候，会发现自己比生活在地球上的孪生弟弟还要年轻得多。而且，哥哥飞去飞回的速度越高，兄弟俩的年龄差距越大。换句话说，以哥哥的生理年龄计算，他提前进入了弟弟（以及所有留在地球上的人类）的未来。

“双生子佯谬”的效应也已经得到实验证实。1966年，瑞士日内瓦郊外的欧洲核子研究中心（CERN）高能物理实验室发现，不稳定的μ子（一种基本粒子，正常情况下会在百万分之一秒内发生放射性衰变）在一种形状像个大空心轮胎的圆环形加速器中做接近光速的高速回旋运动时，它的寿命比静止的μ子的寿命延长了30倍。

尽管目前的宇宙飞船还远远达不到接近光速的速度，但仍可算出宇航员们因此向未来“前进”了多长时间。目前，太空飞行纪录保持者俄罗斯宇航员谢尔盖·阿达耶夫在近地轨道停留了748天，他因此到达了0.02秒之后的未来。

一梦到未来

设想将某人冰冻起来，再让他在未来苏醒，因为记忆还停留在被冷冻的时刻，所以对这个人而言，简直是一步跨入了未来。

人体冷冻术最早出现在科幻小说中。1931年，美国的一篇科幻故事写道，一个叫詹姆斯的人去世后，遗体被发射到太空中，在那里，寒冷和真空使其遗体无限期保存下来。几百万年后，人类早已灭绝，某种外星机械民族发现了这具冷冻的尸体，他们把詹姆斯的头颅复活后移植到机器人的躯体上。后来，詹姆斯便长生不死了。被称为人体冷冻学之父的罗伯特·埃廷格看到这篇小说后，在1962年写出《不朽的前景》一书。他在书中列举大量事实，证明了人体冷冻复活的可能。

加州大学心理学教授贝德福德博士是第一个亲身尝试人体冷冻的人。1967年1月12日，他因肾癌肺转移去世，几小时后，其遗体就被当时的加州人体冷冻协会会长纳尔森等人冷冻。如今，贝德福德的身体依旧被贮存在“阿尔科生命延续基金会”——世界最大的提供人体冷冻服务的机构，等待有朝一日复活。想用冷冻遗体的方法逃脱“不治之症”厄运的人不止贝德福德。迄今为止，已经大约有200人接受冷冻，另有一千多人签署了冷冻协议。他们希望，现在的不治之症在未来会有法可治，届时他们苏醒过来，可以开始新的人生。

但科学界对人体冷冻的看法尚未达成一致。毕竟还没有一个人经过冷冻又安全“复活”。没有实验能证明，在冷冻一段相对较长的时间后，人体细胞仍可以保存完好。就目前的技术而言，能低温保存的只有血液、细胞和人体器官，要保存整个人体仍然非常困难。动物实验表明，冬眠对记忆有负面作用。维也纳大学的研究人员在对欧黄鼠的研究中发现，长达数月的冬眠会对冬眠动物的记忆造成负面影响。

相比那些没有进行冬眠的动物，欧黄鼠在冬眠后无法完成它们在冬眠前已学习过的技能，如在迷宫中找到正确路线，或者是控制投送食物的机器的杠杆。一个可能的解释是，冬眠会降低神经的活性。科学家甚至已证明，脑部的神经元连接会在冬眠时断开。所以，通过冬眠进行未来之旅很可能是一条危险的途径，参与者要冒着失忆的风险在未来开始一段新生。

明眼人不难看出，以上两种方法都是有很大局限性的“伪时空旅行”，而且都只能朝一个方向旅行，那就是未来。目前，这两种方法都有人尝试，他们就是在太空遨游的宇航员和从植物人状态苏醒过来的病人。只不过，他们到达的未来都不够远而已。

弗诺·文奇的科幻小说《实时放逐》建立在“时间禁锢技术”的假设之上——如果人们可以使自己或敌人的时间“停滞”任意时长，会发生什么样的事情？对于主动选择向未来“跃迁”的人而言，可以一步到未来，连续跳跃甚至可以欣赏沧海桑田的地质变迁。对于被迫进行时间跃迁的人来说，他到了未来后，亲朋好友早已身故，凄凉向谁诉？

回到另一个过去

多元宇宙（也可称为平行世界）

为时空旅行提供了另一种可能性。所谓多元宇宙，是指在我们的宇宙之外，很可能还存在其他宇宙，这些宇宙有的是独立于我们宇宙的存在，有的则像枝丫一样从我们宇宙中“长出”。如果我们可以跳跃到另一根枝丫上，就能实现在多元宇宙间的时空旅行。只不过，我们回到的过去或者前进到的未来并不属于这个宇宙，而是与其多少有些差异的另一个世界。也许，在那里并没有发生第二次世界大战，或者郑和发现了美洲。这还算运气好的。很可能，在那个宇宙中根本没有适合生命存在的行星，到处都是火球般的恒星，或者，那里遍布星际尘埃，一片死寂。既然有无穷多的多元宇宙，就有无穷多种可能性等待着时空旅行者。

其中一个可能性可以解释时空旅行界的经典难题——“祖父悖论”。“

祖父悖论”是涉及时空旅行题材的科幻故事中常见的主题。最先由法国科幻小说作家赫内·巴赫札维勒在他1943年的小说《粗心大意的旅行者》中提出：某人回到了过去，在自己父亲出生前把自己的祖父母杀死；因为该人的祖父母死了，就不会有他的父亲出生；没有其父亲存在，该人就不会出生；那么是谁回到“过去”杀死了自己的祖父母呢？矛盾出现了。

按照多元宇宙的观点，当某人回到过去杀死自己的祖父母时，此人杀的其实是另一个宇宙的人（或者他的这个举动也可以创造一个新的平行世界），而此人祖父母的死只会使那个平行世界的此人不再存在，但这个平行世界的此人则平安无事。

罗伯特·海因莱因

的著名科幻小说《你们这些回魂尸——》改编后电影《前目的地》

讲的就是平行世界之间的时间之旅。该小说讲述了一个纠结的故事：1993年，位于美国洛基地下城的时空劳工总部的一个工作人员（“我”）利用时间机器来到1970年的纽约，结识了一个写忏悔故事的男子。此人25岁，本来是个双性人，做姑娘时的名字叫珍妮，未婚先孕，生下的女婴被谎称为其叔叔的人偷走了，珍妮后来动手术变成了男性。“我”答应帮助“未婚妈妈”找到玩弄过并抛弃了她（他）的男子。于是，他们来到1964年的时空，“我”从医院的育婴室里偷走了婴儿，将她送到1945年的一家孤儿院。然后，“我”又到1963年的时空里找到了那个玩弄珍妮的男子，将他送到1985年的洛基地下城，要那儿的军士招募他参加工作。最后，“我”回到1993年的总部休息。这时，“我知道我是从什么地方来的了”——原来，“我”就是珍妮！不仅如此，“我”也是1945年那家孤儿院里的婴儿、1963年那个未婚有孕的姑娘、1970年那位写忏悔故事的男子。更有甚者，“我”同时是窃走婴儿的“叔叔”，是玩弄了珍妮的男子，是被押送到1985年的洛基地下城的那个家伙。因此，在角色的意义上，我既是母亲、父亲，又是儿子、女儿。这些矛盾纠葛，都是在“我”所扮演的不同角色之间发生的。荒谬固然荒谬，但是，“我知道我是从什么地方来的了——可是你们是从什么地方来的呢，你们这些回魂尸？”如果不引入多元宇宙，实在无法解释这莫比乌斯环式的逻辑怪圈。

或许这可以解释时空旅行题材科幻电影中疯癫人物的出现：《回到未来》

里时间飞车的发明者是一个有些疯癫的怪博士；《十二只猴子》

里从未来世界回到现在社会的柯尔，则因为被视为疯子而送到精神病院接受治疗；而《蝴蝶效应》

中的艾文本来就是一个在精神病院接受治疗的病人。也许以上主人公疯癫的原因在于，主观时间体验和客观物质变化的反差导致了时空旅行者精神状态的不稳定。

多元宇宙的概念并不违背任何物理定律。主要的困难在于如何进入另一个宇宙。在这一点上科学家还没有头绪，因为他们还没想出办法验证多元宇宙的存在。

通过虫洞的时光之旅

多元宇宙难以被探测到，遑论定位于其中的某一时空点了。让我们再从科幻作品中找找灵感。无论是新式科幻剧《星际之门》，还是老派科幻剧《时光隧道》，都有一台巨大而高能耗的时间机器，这台机器产生通往第四维的通道——“时光隧道”。这一道具可能看起来有些伪科学，但其想法本身其实并不疯狂。

物理学家一直在思考时光隧道的可行性。他们想搞清联系过去或未来的通道是否存在于自然界中。事实证明，自然界中确实有这样的天然时空隧道，而且我们早就给它们起了名字：虫洞。虫洞无处不在，存在于时空的隐蔽处和缝隙里，只是因为太小，我们肉眼乃至仪器都很难观察到。

即便是像镜子一样光滑的东西，上面也有裂缝、褶皱或空洞。这一基本的物理现象同样适用于时间。根据相对论，时间是时空四维连续统中的第四个维度。

这个维度上也存在许多微小的裂缝、褶皱和空洞。在最小的尺度下——比原子核还小——有一个称为量子泡沫的地方，这就是虫洞存在之处。时空中的微小隧道或捷径，不停地在这个量子世界中形成、消失和重新形成，它们可以连接两个隔离的空间以及两个不同的时间。虽然现实中这种“时光隧道”极其狭小，但部分科学家认为，或许有一天捕捉到一个虫洞，将它放大数万亿倍，令其足够大，能让人甚至飞船进入。

如果我们拥有足够的能量和先进的技术，将来或许能在太空中建造一个巨型虫洞：一端在地球附近，一端则在遥远的星球附近。从理论上讲，虫洞或时光隧道并非只能把我们带到别的星球。如果虫洞的两端在同一个空间位置，但两端的时间不同，那么飞船进入虫洞后，或许可以从遥远的过去冒出来。

只有一个因素限制了此类时间虫洞存在的可能性，而且是非常简单的因素——反馈机制。由麦克风和音箱构成的输入-输出系统往往会发生这种反馈，来自音箱的声音进入麦克风，经过功率放大通过音箱被播放出来，如此往复，直到很小的声音变成尖利的噪音。

两端距离太近的时间虫洞也会遇到这种问题，只不过声音换成了辐射。一旦虫洞变大，天然辐射会进入虫洞，最终形成一个环路，经过一次次放大的辐射最终将摧毁虫洞。虽然微型虫洞确实存在，也有可能在某一天不断膨胀，但持续时间不会太久，所以不能当作时间机器使用。或许这就是我们从未发现来自未来的时空旅行者的原因之一。

穿越之旅实难实现

还有一些更简单的原理告诉我们，时间之旅实在难以实现。空间的变化和光速的极限都是路障。

前往特定地点的时空旅行要面临空间移动的问题。我们知道，地球、太阳、银河系……所有的物体都在运动，宇宙本身也在膨胀。

时空旅行者怎么进行准确的定位？因为地质运动的缘故，现在地面上的一个位置，在一亿年前可能是百米高空，可能是海底或地下，怎么保证旅行者一出来就安然站在地面上？那些描写时空旅行的科幻作品应该加入时空旅行者利用无人探测装置进行多次“预旅行”，确保目的地安全性的情节。

根据狭义相对论，物体在接近光速时质量会趋于无穷大，进一步使物体加速所需的能量也趋于无穷大。而且，整个相对论都是建立在光速是宇宙速度上限的前提下的。因此，说什么“只要超光速就可以时间倒流”都是无稽之谈。

过去曾有科学家严肃提出进行时空旅行的可能性，因为他们发现光脉冲在一些特定介质中的穿行速度超过了光速。但是科学家随后发现，这种超光速现象仅仅是一种视觉效应，不过他们仍然认为，单一光子的移动速度仍有可能超过光速。香港科技大学的一个研究小组则坚信爱因斯坦的理论是正确的，他们决定通过测量单一光子的速度结束这场争论。在此之前，科学家并未进行过这种研究。2016年7月，该研究小组通过验证单一光子的移动速度无法超过光速，推断出时空旅行“不可能实现”的结论。他们证明单一光子的移动速度仍符合爱因斯坦的理论，即任何物质的移动速度都不可能超过光速，说明时空旅行只能在科幻作品中出现，而无法成为现实。这所大学在其网站上表示：“爱因斯坦指出光速就是‘宇宙交通法’的极限，简单地说，任何物质的速度都无法超过光速。研究证明单一光子——光的基本量子——同样遵守宇宙交通法，就像电磁波一样。”

在目前的认识水平下，我们不得不承认，向过去或未来进行时空旅行是不可能实现的（至少目前如此）。由此，我们更能与唐代诗人陈子昂产生共鸣：“前不见古人，后不见来者。念天地之悠悠，独怆然而涕下！”过去的每一瞬间都成为“往者不可鉴”，即将到来的每一刻都是“来者犹可追”，我们却被牢牢禁锢于当下，怎不令人心生怅惘？

本文选自：今日头条

ASUKI

很好的科普知识，给您点赞！