我们能时间旅行吗？
我们能时间旅行吗？Original Watson
原理 2022-06-21 05:30 Posted on 浙江
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时间旅行的故事在流行文化中数不胜数，在电影、电视和文学作品中有无数关于时间旅行情节。甚至有人认为，最早的时间旅行故事，可以追溯到索福克勒斯（Sophocles）在2500多年前写下的著名悲剧《俄狄浦斯王》。
但时间旅行在现实中是可能的吗？这也是许多科学家思考的问题。
如果只用一个最简单的方式回答，很多人可能会说，答案是否定的。原因可以有很多，比如那是物理学定律所不允许的，也绕不开技术上的挑战。此外，还有时间旅行的悖论问题。又或者，时间本身就是一种“幻觉”。
物理定律
我们都知道，阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）的相对论描述了时间、空间和引力的性质，那是我们已知的关于时间最深刻的理论。我们会认为，时间旅行是相对论所不允许的。但“不幸”的是，爱因斯坦在普林斯顿高等研究院的一位同事、数学家库尔特·哥德尔（Kurt Gödel）发明了一个宇宙，在那个宇宙中，时间旅行不仅是可能的，而且过去和未来其实密不可分地纠缠在一起。
我们实际上可以设计某种时间机器，但（原则上）成功的提案里大多需要负能量，或者说负质量，这在我们这个宇宙中似乎并不存在。如果你扔下一个具有负质量的网球，它会往上掉。这个论点并不能令人满意，因为它在通过引入另一种我们无法真正理解的想法（负能量或负质量），来解释为什么我们不能实践时间旅行。数学物理学家弗兰克·蒂普勒（Frank Tipler）倒是构思了一个不需要负质量的时间机器，但它却需要比宇宙中存在的更多能量。
时间旅行同样违反了热力学第二定律。这一著名定律指出，熵或随机性始终会增加。时间只能向一个方向流动，换句话说，你没有办法把一盘炒蛋复原成一颗生鸡蛋。更具体地说，我们想要进行时间旅行，就是从现在的高熵状态进入过去的低熵状态，而这是不可能的。
这个论点起源于宇宙学家亚瑟·爱丁顿（Arthur Eddington），它充其量是不完备的。也许它可以阻止你穿越到过去，但仔细想想，它并没有堵死时间旅行到未来的路。然而在现实中，“快进”到下周四和“倒带”回上周四其实一样难。
解决悖论问题
毫无疑问，如果我们可以自由地进行时间旅行，就会遇到悖论。最极端、也最著名的例子就是“祖父悖论”：如果一个人借助时间机器穿越回过去，在自己的祖母怀上父亲之前就谋杀了祖父，从而抹杀了自己出生的可能性。但从逻辑上讲，一个人不可能既存在又不存在。最著名的科幻电影之一《终结者》其实就涉及了祖父悖论。
库尔特·冯内古特（Kurt Vonnegut）的小说《五号屠场》也描述了如何规避祖父悖论。如果自由意志根本不存在，那就不可能在过去杀死自己的祖父，因为他在过去没有被杀死。小说的主人公毕利只能穿越到他的世界线（他存在的时间线）上的其他点，但不能穿越到时空的其他点上，所以他甚至无法盘算杀死他的祖父。
《五号屠场》中的宇宙与我们所知的一切是一致的。热力学第二定律在其中运转良好，与相对论也没有冲突。但它与我们认为的某些东西不一致，比如自由意志。你可以观察过去，就像看电影一样，但你不能干涉其中的人的行为。
我们能否允许修改过去进行实际修改，以便回到过去并谋杀祖父？根据一些多元宇宙的理论，不同的宇宙其实有许多时间线。
时间是一条河
罗马皇帝马可·奥勒留写道：
时间就像一条由发生的各种事件构成的河流，它是一条湍急的河流；因为什么事情一旦被看到了，它就被带走了，而另一件事会替代它，而随后也会被带走。
我们可以想象，时间确实流过宇宙中的每一个点，就像河水流过岩石一样。但我们很难让这种想法变得精确。流动是一种变化率，河流的流动是在一定时间内通过特定长度的水量。因此，如果时间是一种流动，它就是以每秒一秒的速度行进的，这显然不是一种非常有帮助的见解。
理论物理学家斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）提出，“时序保护猜想”一定存在，那是一则尚不为人知的物理原理，它真正让时间旅行变得不可能。霍金的概念起源于这样的想法：我们无法知道黑洞内部发生了什么，因为我们无法从黑洞中获得信息。那么，用这样的论点来说，我们不能进行时间旅行，是因为我们不能进行时间旅行。
还有研究人员正在研究一种更基本的理论，也就是时间和空间是从其他东西中“涌现”出来的。它被称为量子引力，但想要得到这样的理论困难重重，它暂时还不存在。
那么，时间旅行到底有没有可能？也许是不可能的，但我们还不确定！
#创作团队：
原文作者：Peter Watson（卡尔顿大学物理学荣休教授）编译：Takeko排版：雯雯
#参考来源：
https://theconversation.com/can-we-time-travel-a-theoretical-physicist-provides-some-answers-182634#图片来源：
封面图：LetsgomusicStyle, Wikimedia Commons, CC BY-SA首图：Public Domain Pictures
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