大自然法則允許我們前往將來，為什么不允許回到過去？

去未來旅行是可能的，但是“回到”過去就會(huì)遇到麻煩。回到未來——80年代標(biāo)志性的電影的三部曲——提供了一個(gè)誘人的可能性：回到過去修正當(dāng)時(shí)犯下的錯(cuò)誤，并且能夠前往未來，并相應(yīng)地調(diào)整自己的行為。這是每個(gè)完美主義者的夢(mèng)想。

但是對(duì)于這些“幻想”，物理學(xué)有話說，首先，時(shí)間旅行的概念并不屬于科幻小說的“虛構(gòu)”范疇，科學(xué)事實(shí)是無論你做什么，你都無法控制自己不去做的一件事！無論你保持完全靜止還是加速到接近光速，在你自己的參照系中，你總是以同樣的速度穿越時(shí)間。當(dāng)然，這聽起來不是一個(gè)很深?yuàn)W的論斷，但是當(dāng)愛因斯坦在1905年提出狹義相對(duì)論時(shí)，這只是它令人震驚的含義之一。

另一方面，我們了解到光子——或者任何質(zhì)量為零的粒子——在它們的參照系中根本無法經(jīng)歷時(shí)間：從一個(gè)光子被發(fā)射到它被吸收的瞬間，只有大質(zhì)量的觀察者(比如我們)才能看到時(shí)間的流逝。從光子的參照系來看，整個(gè)宇宙在其運(yùn)動(dòng)方向上收縮到一個(gè)點(diǎn)，吸收和發(fā)射同時(shí)發(fā)生：瞬間發(fā)生。

但是我們有質(zhì)量。對(duì)于任何有質(zhì)量的物體，總是被限制在低于光速的速度運(yùn)動(dòng)。不僅如此，無論你相對(duì)于其他物體的運(yùn)動(dòng)速度有多快——無論你是否在加速——你總是會(huì)感覺到光以一個(gè)恒定的速度運(yùn)動(dòng)：真空中的光速。

它帶來了一個(gè)迷人的結(jié)果：如果你觀察一個(gè)人相對(duì)于你在運(yùn)動(dòng)，他們的時(shí)鐘會(huì)變慢。

想象一個(gè)“光鐘”，或者一個(gè)工作原理是光在兩個(gè)鏡子之間上下反射的時(shí)鐘。運(yùn)動(dòng)中的人相對(duì)于你移動(dòng)得越快，光的速度就會(huì)越橫向移動(dòng)，而不是上下移動(dòng)，因此他們的時(shí)鐘就會(huì)顯得越慢。

同樣的道理，你的時(shí)鐘相對(duì)于它們也會(huì)顯得慢一些；他們會(huì)看到你的時(shí)間過得更慢！顯然，這不可能對(duì)你們兩個(gè)都是這樣：當(dāng)你們?cè)俅卧谝黄饡r(shí)，你們中的一個(gè)會(huì)變老，另一個(gè)會(huì)更年輕。

這就是愛因斯坦“孿生悖論”問題的本質(zhì)。簡(jiǎn)短的回答：假設(shè)你們開始在同一個(gè)參照系(例如地球上)，有一個(gè)人跑去星際旅游了，速度非常快，他的時(shí)間就會(huì)變慢，而在家的人仍然會(huì)保持正常的“時(shí)間速度”。

所以，如果你想在時(shí)間中快速前進(jìn)，只要加速到一個(gè)快(接近光速)的速度，以這個(gè)速度移動(dòng)一段時(shí)間，然后回到最初的位置休息。這樣做，你就可以——根據(jù)你的設(shè)備的理論質(zhì)量——在未來旅行幾天、幾個(gè)月、幾十年、幾十億年，甚至幾十億年！

你可以見證人類的進(jìn)化和毀滅、地球和太陽的盡頭、我們星系的離解、宇宙本身的熱死亡。只要你在你的宇宙飛船里有足夠的能量，你就可以隨心所欲地遨游到遙遠(yuǎn)的未來。

但“回到過去”就是另一回事了。簡(jiǎn)單的狹義相對(duì)論，或者說空間和時(shí)間的基本關(guān)系，就足以讓我們進(jìn)入未來。但是如果我們想要回到過去，我們需要回到廣義相對(duì)論，或者時(shí)空與物質(zhì)和能量之間的關(guān)系。在這種情況下，我們把空間和時(shí)間看作是一個(gè)不可分割的結(jié)構(gòu)，而物質(zhì)和能量是扭曲它的原因，或?qū)е陆Y(jié)構(gòu)本身的變化。

就我們所知的宇宙而言，時(shí)空是相當(dāng)無聊的：它幾乎是完全平坦的，幾乎沒有彎曲，而且形狀或(可辨識(shí)的)形式也不會(huì)自我循環(huán)。

但是在一些模型宇宙中——在愛因斯坦廣義相對(duì)論的一些解中——你可以回到你過去。如果空間自我循環(huán)，你可以朝一個(gè)方向旅行很長很長時(shí)間，最后回到你開始的地方：一個(gè)封閉宇宙的結(jié)果。

你不僅可以用封閉的類空曲線求解，還可以用封閉的類時(shí)曲線求空時(shí)，這意味著你可以回到未來！

但這是一個(gè)數(shù)學(xué)解。然而，這數(shù)學(xué)描述了我們的物理宇宙嗎？事實(shí)似乎并非如此。我們的宇宙所需要的曲率和/或不連續(xù)性與我們所觀察到的極不相容，即使是在中子星和黑洞附近。

我們的宇宙可能在旋轉(zhuǎn)，但觀測(cè)到的旋轉(zhuǎn)極限是我們所渴望的閉合類時(shí)曲線的1億倍，這一極限過于嚴(yán)格。如果你想在時(shí)間上前進(jìn)，加速的德洛倫——假設(shè)“加速”的意思是相對(duì)論性的——會(huì)把你帶到那里，加速的火車也會(huì)，這是愛因斯坦最初的想法！

但倒退呢？也許你不能回到過去，阻止你的父親娶了你的母親，制造一個(gè)時(shí)間悖論。

撇開《飛出個(gè)未來》不談，時(shí)光倒流的想法很可能會(huì)繼續(xù)讓人類著迷，但幾乎可以肯定的是，時(shí)光倒流將永遠(yuǎn)是虛構(gòu)的。這在數(shù)學(xué)上不是不可能的，但宇宙是建立在物理學(xué)的基礎(chǔ)上的，物理學(xué)是數(shù)學(xué)解的一個(gè)特殊子集。在這種情況下，我們想通過回到過去來糾正錯(cuò)誤的夢(mèng)想很可能只存在于我們的想象中。