我們能否穿越時空？

牧籟

狹義相對論是愛因斯坦于1905年提出的，他認(rèn)為，時間、空間、質(zhì)量并非固定不變，物體在高速運(yùn)動時會出現(xiàn)奇怪的現(xiàn)象，包括時間變慢、長度收縮、質(zhì)量變大等等。

去往未來

穿越時空無非有兩個方向：去往未來，或者回到過去。在科學(xué)理論上，它們所需的方法也是不同的。比起后者，去往未來相對要容易一些，我們的時空旅行先從這里開始。

1 接近光速，穿越時空

作為本次太空任務(wù)的隊(duì)長，你駕駛飛船朝宇宙進(jìn)發(fā)。這艘飛船的速度是有史以來最快的，達(dá)到光速的98%，足以讓你在太陽系中盡情漫游。4年后，你返回地球，滿心期待著親朋好友的歡迎。可當(dāng)你走出艙門，人們的面龐卻令你大吃一驚。大家怎么都變老了！有人臉上起了好多道皺紋，有人甚至頭發(fā)都變白了。一番詢問后，你才知道，地球上已經(jīng)過去20年了。自己明明只長大了4歲，居然去到了16年后的未來。

這個故事看起來荒誕不經(jīng)，卻有著可靠的理論依據(jù)——狹義相對論 。

時間變慢的人

與光速相比，汽車、火箭的速度都很低，對時間的影響微乎其微。宇航員斯科特·凱利（右）駐扎在國際空間站，與空間站一起以大約7.66千米/秒的速度繞地球飛行。一年后他返回地球，只比留在地球上的雙胞胎兄弟年輕0.01秒。

時間會膨脹

在我們的生活中，無論是上學(xué)放學(xué)，還是火箭發(fā)射，都會按時進(jìn)行。時間似乎永遠(yuǎn)恪盡職守，無論是一秒鐘、一分鐘還是一小時，只要時鐘正常運(yùn)作，它就會以固定的頻率滴答作響。

然而，如果把時鐘放在一艘超高速行駛的飛船上，我們站在飛船之外觀察，就會發(fā)現(xiàn)，時間開始變慢了。時鐘指針正以極慢的速度轉(zhuǎn)動，不僅如此，飛船里的宇航員也在做著慢動作。不是你眼花了，而是超高速引發(fā)了一種被稱為“時間膨脹”的相對論效應(yīng)，當(dāng)速度越來越快，時間就會變得越來越慢。

不過，時間膨脹只有在接近光速時才比較明顯，且只有外界的人才能發(fā)現(xiàn)時間膨脹，在那艘超高速行駛的飛船內(nèi)部，對宇航員自己而言，一切毫無異常。

去往未來的粒子

μ子在地球大氣中的前進(jìn)路線。

事實(shí)上，去往未來的事件無時無刻都在我們周圍發(fā)生，但主人公不是人類，而是渺小的粒子。

自然界中有許多種粒子存在，有的粒子十分穩(wěn)定，像電子、光子;有的卻非常短命，很快就會衰變成其他的粒子。宇宙射線碰撞到地球的大氣分子后會產(chǎn)生“μ子”，它的壽命只有0.0000022秒，在這么短的時間里，它應(yīng)當(dāng)連一千米都飛不出去。然而，科學(xué)家卻在離大氣層十幾乃至幾百千米遠(yuǎn)的地面上發(fā)現(xiàn)了μ子的存在。

這是因?yàn)棣套右?9.9%的光速飛行，它的時間大大減慢，也就相當(dāng)于旅行到了未來的世界。所以，如果我們能發(fā)明超高速行駛的交通工具，去往未來將成為可能。

2 黑洞是天然的“時間機(jī)器”

在電影《星際穿越》中，宇航員庫珀駕駛飛船從一顆黑洞旁邊經(jīng)過。他的時間因此嚴(yán)重膨脹，每過1小時，地球就過了7年;等到他終于回家，當(dāng)年還是個小孩的女兒已經(jīng)白發(fā)蒼蒼。

即使無法達(dá)到近光速，我們也能利用黑洞進(jìn)行時間旅行。

在發(fā)表狹義相對論的10年后，愛因斯坦又提出了“廣義相對論”。其指出，在引力巨大的天體周圍，時間與空間都會扭曲。比如太陽的質(zhì)量是地球的33萬倍，在它表面，1年的時間比地球慢大約1分鐘。質(zhì)量遠(yuǎn)超太陽的黑洞更是會讓時間大幅變慢。

銀河系中有許許多多的黑洞，如果我們乘坐宇宙飛船，飛到某個黑洞的附近待一會兒，返回時也將見到未來的地球。越靠近黑洞，時間流動越慢，但我們必須與黑洞的邊界（事件視界）保持一定距離。一旦跨過這個邊界，我們將會被吞噬。

回到過去

對我們而言，時間是具有方向性的，它會自動朝未來行進(jìn)，而不會發(fā)生倒流;通過時間旅行回到過去，也比去往未來要困難得多。不過，有一種“時空隧道”能幫助我們回到過去，它就是蟲洞。

把宇宙“折”起來

一只小蟲站在一張紙的一端，它該怎么爬，才能快速抵達(dá)紙的另一端？

顯然，兩點(diǎn)之間直線最短，小蟲只要筆直前進(jìn)就行了。但如果把紙張折起來，用筆把紙戳穿呢？這樣一來，小蟲穿過這兩個洞就能抵達(dá)目的地。

宇宙也像一張紙，我們在紙面上生活。在某些地方，宇宙或許就像被折起來了一樣，存在兩個連通的洞口，即蟲洞。只要從中穿過，我們一眨眼就能跨越廣闊的宇宙空間。

蟲洞，欺騙時間的“魔術(shù)”

從外界看，蟲洞的兩個洞口可能相隔甚遠(yuǎn)，但蟲洞內(nèi)部完全沒有空間或時間上的差別。如果把一塊表丟進(jìn)一個洞口，它馬上就能從另一個洞口出來，顯示的時間也和之前一模一樣。

時光機(jī)? 動畫片《哆啦A夢》

在小學(xué)生野比大雄的書桌抽屜里，藏著一臺時光機(jī)，它可能就是一種操縱蟲洞的裝置。這臺時光機(jī)看上去就像安上了座位的“魔法飛毯”，大雄可以和機(jī)器貓哆啦A夢一起跳入抽屜，進(jìn)入時光隧道，駕駛時光機(jī)穿越到不同的年代盡情玩耍。

跳時表? 電影《黑衣人3》

蟲洞，有兩個洞口

這幾乎是眾多科幻作品里最小巧的時間機(jī)器，只有手機(jī)的大小，可以隨身攜帶。但它使用起來卻最有風(fēng)險——使用者需要從摩天大樓上一躍而下，將重力勢能轉(zhuǎn)換為啟動的能量。如果啟動失敗，他將摔得粉身碎骨！

隨著墜落，使用者會同時在空間維度和時間維度上移動。他眼前的光景將飛速變換，像走馬燈一般掠過恐龍時代、古人類時代、近代等等，最終在選定的時間點(diǎn)停下。

在我們的認(rèn)知中，世界是三維的，但其實(shí)它還包含“第四維”——時間維度。利用雙腳和交通工具，我們輕易就能在長、寬、高三個維度上進(jìn)行移動，對時間維度卻無能為力，無法返老還童、死而復(fù)生、讓摔碎的東西自動復(fù)原……在遙遠(yuǎn)的未來，人類或許能掌握在第四維度移動的技術(shù)，從而輕松地穿梭于未來、現(xiàn)在和過去之間。

在許多復(fù)雜的宇宙、物理理論中，世界甚至不只有四維，而是多達(dá)十一維。就像電子屏幕里的游戲小人無法跳出屏幕一樣，我們只能辨認(rèn)出三個維度，無法意識到更高維度的存在。

時間旅行會制造混亂

人是否會憑空消失？

一輛失控的汽車很快就要撞上前方的便利店，忽然，炫目的亮光閃過，車居然從大馬路上消失了！畫面一轉(zhuǎn)，它又憑空出現(xiàn)在一片草地上。年輕的司機(jī)從車?yán)锢仟N地逃出，卻發(fā)現(xiàn)周圍的高樓大廈不見了……他瞟了一眼報紙，大驚失色：報紙上的日期是30年前的今天！

這就是電影《回到未來》中的情景。主人公馬蒂啟動了老師制造的“時空飛車”，回到了過去。然而，意想不到的事情發(fā)生了：馬蒂不小心阻止了自己父母的相遇。結(jié)果，他的身體居然慢慢變得透明，馬上就要消失了！原來，如果30年前他的父母沒有結(jié)婚并生下他，馬蒂就不會存在。

穿梭于未來和過去之間

可如果馬蒂不存在的話，又怎么會阻止父母相遇？如果父母正常結(jié)婚并生下他，又會回到故事的開頭……那么，問題來了：馬蒂到底會不會消失？要知道，先有原因才會有結(jié)果，這被稱為 “因果律”;時間旅行卻會打破因果律，帶來各種各樣的混亂，因此許多科學(xué)家都認(rèn)為回到過去的時間旅行是不可能實(shí)現(xiàn)的。

世界在分裂

這些矛盾似乎將回到過去的時間旅行徹底否決了，但我們?nèi)杂幸痪€希望?；蛟S我們的世界并非獨(dú)一無二，而是擁有無數(shù)個“副本”的存在，它們就是平行世界。

今天出門帶不帶傘？你帶了傘，正常地來到教室上課;

宇宙可能是個由10個空間維度與1個時間維度組成的11維世界。

你沒帶，則被淋成“落湯雞”。寫沒寫作業(yè)？寫了第二天平安無事，沒寫的話，會被老師批評留堂……我們的一舉一動、不同的選擇都會導(dǎo)致不同的結(jié)果。

全球有70多億人，再加上自然環(huán)境、宇宙空間中數(shù)不盡的不確定事件，無數(shù)的選擇和偶然也會帶來無數(shù)不同的結(jié)果，讓世界“分裂”成無數(shù)個平行世界，它們既相似又有區(qū)別。在不同的平行世界里，你可能是學(xué)渣，也可能是學(xué)霸;你長大后可能成為普通老百姓，也可能成為有名的科學(xué)家。如果平行世界存在，回到過去的馬蒂就等于進(jìn)入了一個平行世界，他的行為使這個平行世界的馬蒂消失了，但不屬于這里的他將平安無事。