我們可以穿越時空嗎？

穿越時空一直都是科幻小說中最受歡迎的題材。我們也一直在尋找時間旅行的可能性，希望有朝一日科幻能夠成為現實。

問題是，如果時間旅行是有可能的，我們周圍是否已經有了時間旅行者？

霍金髮出的請柬。

為了檢驗我們生活的世界中究竟有沒有時間旅行者，2009年6月，霍金特地為「時間旅行者」舉辦了一場的派對。他給時間旅行者寫了請柬，邀請他們於某個指定時間到劍橋大學內的某個制定地點參加派對。請柬是在派對結束一年後才發出的，所以只有來自「未來」的時間旅行者才能知道這次聚會的舉辦地和時間，這樣可以確保沒有普通人因提前知道消息而冒充時間旅行者。

沒有時間旅行者出席在霍金的派對上。

結果可想而知，沒有人出現在派對上。物理學家並不死心，2013年，物理學家奈米羅夫等人發表了一篇論文：「尋找時間旅行在互聯網上的足跡」。 他們在互聯網上搜索時間旅行者上網的證據，也就是時間旅行者留下的數字信息。當然他們又失敗了。

這是否意味著回到過去是不可能的？霍金在《時間簡史》一書中就有探討，如果沒有時間旅行者就意味著重返過去的時間旅行或許是不可能的。這是因為時間旅行在目前顯然還不可能，從而時間旅行者只能來自未來，到我們的周圍對他們來說即重返過去。

如果不可能回到過去，那麼前往未來呢？

從某種程度上來說，我們每個人都是時間的旅行者，因為我們都在沿著現在的時間一直走向未來。而在科學理論上，的確有一些方法可以做到像科幻片中的場景那樣穿梭到未來去。 下面是幾種可行的方案，但各有缺點。

【接近光速】

前往未來的最容易和最實用的方式就是速度要夠快。根據愛因斯坦的狹義相對論，當你以接近光的速度行駛時，相對於外界的世界，你的時間會慢下來。

這不是一個猜想或思想實驗，而是被實驗嚴格驗證了。物理學家利用兩個原子鐘（一個放在一架噴氣式飛機上，另一個靜止在地球表面上）進行比對。測量結果表明，飛行的原子鐘流逝得要相對慢些。

在飛行的情況下，時間變慢的效應是微不足道的。但如果你是在一艘宇宙飛船中，並以90%的光速行駛，那麼你所所經歷的時間會比地上的時間慢多少？其實，我們只要通過下面這個簡單的公式就能計算出：

把 v = 0.9c （c是光速）代入公式，就會得到在飛船中經歷的時間要比在地球表面的時間慢 2.3倍。換句話說，當你的速度越接近光速，時間旅行成功的機會就越大。

再舉個例子，在實驗室中，μ子（跟電子的性質完全一樣，除了質量更大）的平均壽命為2.2微秒。從經典力學的速度公式計算，μ子運動的平均距離只有約660米。但是我們卻觀測到來自外太空的 μ子 穿過了15千米的大氣到達地面。這是因為 μ子 的運動速度非常快，因此它的時間會明顯變慢。從地球上的觀察者看來，μ子的壽命比2.2微秒長得多，所以大部分μ子能夠在衰變前到達地面。（讀者也可以自行以μ子作為參照系分析這一情況。）

目前，人類所能實現的最快速度是在大型強子對撞機中，質子可以加速到99.9999%+的光速。但是記住，根據物理定律，質子永遠無法運動的比光還快，因為這需要無限大的能量。

【超大質量黑洞】

第二個方法仍然是基於愛因斯坦的理論。根據他的廣義相對論，你感受到的引力越強，時間流逝得就越慢。利用一對安裝在水塔的塔頂和塔底的兩個非常精準的鐘，這個預言在1962年被驗證，在塔底的時鐘走得更慢些。發現了沒，其實你的頭和腳感受到的時間流逝也不同哦。但是這個差別是非常小的。

星系NGC4526的超大質量黑洞的藝術描繪，質量是太陽的450,000,000倍。由於黑洞的強大引力，時間會流逝的更慢。（圖片來源：NASA-JPL Caltech）

為了前往遙遠的未來，我們就需要一個引力非常強的區域，比如超大質量黑洞。如果你看過《星際穿越》這部電影，對這個概念應該不會陌生。當你越靠近黑洞，你的時間流逝的就越慢。比如在電影中，靠近黑洞的一小時就相當於地球上的7年，當然這是極端的情況。在靠近黑洞時千萬要注意，不要越過黑洞的事件視界，否則你就永遠逃脫不了。

可以說，黑洞就是宇宙中的天然時間機器。（關於黑洞有許多的悖論，可閱讀《落入黑洞的信息去哪裡了？》）

在國際空間站上，時間流逝要比地球上的會慢一點。雖然國際空間站的時間同時受到了引力和速度的影響，但由於引力的作用很弱，因此速度是主導時間流逝的主要因素。（圖片來源：ESA）

上面的兩個方法都跟相對論有關，看起來好像離我們很遙遠，但是要記住我們每天都在使用的GPS就必須考慮到相對論的效應，我們需要修正衛星的速度和它們感受到的引力所帶來的時間延緩，否則就無法精確地定位。同樣的情況也發生在國際空間站，從某個角度看，在空間站的宇航員就是時間旅行者。

【蟲洞】

1935年愛因斯坦和羅森寫了一篇論文。他們在論文中指出廣義相對論允許時空的兩個遙遠區域之間存在著捷徑，他們稱之為「橋」，而現在稱作「蟲洞」。他的理論被許多物理學家繼續發展，包括基普·索恩和霍金。

其基本想法是，在非常樂觀的情況下如果你可以打開一個蟲洞，你不僅可以創建一個空間點和另一個空間點的捷徑，也可以創造一個時刻到另一個時刻的捷徑。

蟲洞為時空的兩個遙遠區域提供了捷徑。（圖片來源：edobric | Shutterstock）

的確，有許多物理學家認為蟲洞會在量子尺度上不斷地出現和消失，它比原子要小得多。即使這些蟲洞存在，我們也有辦法使它膨脹，但它也會極度不穩定，因此並不會維持足夠久的時間讓我們進行時間旅行。在飛船穿過蟲洞之前就可以已經縮小斷裂，形成兩個分離的奇點。在理論上，打開蟲洞所需要的巨大能量也可能最終會摧毀蟲洞。

由於廣義相對論和量子力學之間的不相容，科學家還沒有找到合理的解決方案。而且我們在宇宙中還沒有發現任何蟲洞的存在，因此這個的想法仍然處於假設階段。

【進入假死狀態】

另一種前往未來的方法就是暫停你的生命，並在未來重新啟動。

我們知道，細菌的孢子可以在假死狀態下生存數百萬年，直到溫度、濕度、食物等適宜條件出現時，才再次開始新陳代謝。有一些哺乳動物，比如熊和松鼠，就可以在冬眠期間放慢它們的新陳代謝，大大減少它們對食物和氧氣的需求。

問題是，我們可以這麼做么？

儘管想要完全停止人類的新陳代謝可能遠遠超出了當前的技術，一些科學家正在研究如何使人類進入短期的冬眠狀態，至少可以持續維持幾個小時。對於那些需要醫療急救的人，這幾個小時就是他們的救命稻草，讓他們及時抵達急症室。

2005年，美國科學家將小鼠（不冬眠動物）暴露於小劑量的硫化氫中，發現它們的新陳代謝變慢了，因為硫化氫會和細胞受體中的氧結合。實驗結果是小鼠的體溫下降到13℃，代謝速率下降了10倍。6個小時後，小鼠可以復活，並沒有出現任何副作用。

不幸的是，科學家在綿羊和豬身上進行相似的實驗，然而實驗失敗了，說明這種方法可能不適合體型較大的動物。

另一種減緩新陳代謝的方法是利用低溫的生理鹽水溶液代替血液，科學家已經成功在豬的身上進行實驗，目前正在進行人體臨床試驗。

【其它方法】

除了上面提到的4種方法，這裡簡單提一下物理學家設想的其它三種方法。

一種是在理論上存在的時空——宇宙弦，在宇宙大爆炸後產生的。由於它們包含了巨大的質量，一些科學家認為它們或許可以彎曲圍繞它們的時空，使時間旅行可行。

另一個種是由物理學家Ron Mallett提出利用旋轉圓柱體光束可以扭曲時空。理論上，任何掉進旋轉圓柱體的東西都空間和空間都會被延遲，就有機會穿越時間。

最後一種是天文學家弗蘭克·提普勒提出的時間機器（一般稱為提普勒柱體）。這需要將十倍太陽質量的物質捲曲成非常長、且密度極高的圓柱。當它極速旋轉的時候就會自我形成一個」閉合的類時曲線「。

除了物理上的問題，時間旅行還引發了許多的悖論。比如最出名的祖父悖論（推薦閱讀：《如果你回到過去殺了你的祖父，你還會出生嗎？》），引起了物理學家和哲學家的廣泛討論。物理學家也提出了許多的解決方案，比如多重宇宙。當然也有物理學家認為時間旅行不可行，可閱讀《為什麼時間旅行也許是不可行的？》。

所以，我們究竟能不能實現時間旅行？我想只有在我們對時間和空間的概念有了更本質的理解後才能回答這個問題。

你認為呢？

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