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”。
我们都知道,阿尔伯特·爱因斯坦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。
这个论点起源于宇宙学家亚瑟·爱丁顿,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。
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。
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!