時間旅行——往返于不同的時間節點，幾十年來一直是科幻小說的熱門話題。從《神秘博士》到《星際旅行》回到《回到未來》的系列中，都可以看到有人駕駛著某種特殊的工具，穿梭于過去與未來，體驗別樣的冒險。
（時間旅行在理論上或許是可行的，但是它是遠超我們目前的技術能力。）
然而，現實顯然要復雜得多。并不是所有的科學家都認為時間旅行是可能的，有人甚至說，對于任何選擇時間旅行的人來說，這種嘗試都是致命的。
時間是什么？
時間是什么？雖然大多數人把時間當作是一個常量，但物理學家艾爾伯特 愛因斯坦的理論則表明時間是相對的。依據觀測者們穿越空間的速度不同，時間也會有不同的表現形式。
對于愛因斯坦來說，時間是“第四維度”，空間則包含了長、寬、高三個維度，而時間提供了另一個坐標方向，雖然從傳統上來說，它只會向前流逝。
時間是客觀存在的嗎？有些物理學家認為時間是一種主觀的幻象，但如果時間是真實存在的呢？
愛因斯坦的狹義相對論指出，時間減慢或加快取決于你相對于其他物體運動速度的快慢。人在接近光速飛行的宇宙飛船里，衰老的速度要比他呆在家里的雙胞胎兄弟要慢得多。另外，根據愛因斯坦的廣義相對論，引力可以彎曲時間。
將時空想象成一個四維網，當任何有質量的物體被放在這塊網上時，時空網將凹陷或可以稱為時空彎曲。時空的彎曲導致物體運動的運動路徑彎曲，這個時空的曲率就是我們所謂的引力。
廣義相對論和狹義相對論在一定程度上都已被帶有精確計時器的GPS衛星技術所證明。在重力效應的影響下，再加上衛星在地球上空運行時相對于在地球表面的觀測者速度更高，使得在衛星上的時鐘每天要額外多出39微妙。
這種效應叫做時間膨脹，這意味著宇航員作為時間旅行者，當他們回到地球時，他們可能會比留在地球上的雙胞胎兄弟年輕了些許。
穿越蟲孔
對于時空旅行，據NASA的設想，廣義相對論同時還提供了能夠允許旅客及時返回的方案；或許這在數學方程上可行，但是在實際操作上很難實現。
一種可能性是，物體運動速度要超越光速（c=299792458米/秒）在真空中馳騁。然而，愛因斯坦的方程表明物體以光速運動時，其質量將無限大且長度為零。盡管有些科學家已經擴展了愛因斯坦的方程，并由此推論有可能達甚至超越光速，但在物理上看起來似乎是行不通的。
（陽光從離開太陽表面算起，需8分17秒才能到達地球。）
另一種可能性，是在時空兩點之間建立“蟲洞”。但是當使用愛因斯坦的方程求解時，蟲洞只適合于非常小的粒子的規模，并且會快速坍塌。
（蟲洞在二維環境的模擬。）
事實上，科學家們還從來沒有真正觀測到蟲洞。另外，創造蟲洞所需要的技術遠遠超過當今我們所能達到的程度。
其他時間旅行的解決方案
愛因斯坦的理論似乎使得時間旅行變得非常困難，然而一些科研團隊已經提出了替代的解決方案，從而可以在時間軸上自由跳躍。
提普勒柱體
天文學家弗蘭克 提普勒提出一種機制（有時被稱為提普勒柱體）——將10倍于太陽質量的物質搓成一條非常長但很致密的圓柱。將這個長柱以每分鐘數十億次的速度旋轉起來之后，附近的飛船將沿著非常精確的螺旋形繞著這個圓柱運動。根據安德森學院的說法，這叫“封閉類時曲線”。然而，這種方法也有其局限性，事實上，這個圓柱需要無限長才能使之成功。
黑洞
另一種可能的方法是使飛船在黑洞或者人造巨型旋轉驅動結構附近快速地運動。
“他們不停地轉，比那些遠離黑洞的人所經歷的時間要少一半，在飛船上的船員正在時間中穿行。”物理學家史蒂芬 霍金在2010年的《每日郵報》上寫道。想象一下，他們在繞著黑洞盤旋中度過了自己的五年時間，而在其他地方十年已經過去了，當他們回家的時候，地球上的每個人都會比他們多老了五歲。但是，他補充說，“船員需要以光速來旅行才能使得這個方案可行。”以色列理工學院研究所的物理學家Amos Iron還指出了另一個局限性——如果用這種方式，宇宙飛船可能在轉到這么快之前就解體了。
宇宙弦
時間旅行的另一個理論需要引入一種叫“宇宙弦”的東西。它是一種非常窄的能量管，長度延伸于整個膨脹的宇宙的尺度。這些從早期的宇宙遺留下來的區域，被預測包含著巨大的質量，可以使它們周圍的時空翹曲。
科學家認為，宇宙弦是無限長的，或是在很多圈中環繞，沒有盡頭。兩個相互平行的弦靠近時，將極大地彎曲時空。在理論上，這種特殊情況將使時間旅行成為可能。
時間機器
通常，無論是向前或向后地行進時間旅行，都需要一臺設備，可以稱之為“時間機器”。
目前為止，時間機器的研究往往都會涉及到時空彎曲，使得時間線形成一個圈，被稱為“封閉類時曲線”。要做到這一點，通常被認為是需要一種奇特的物質，就是所謂的“負能量密度物質”。這種奇異的物質具有奇異的特性，包括被推動時的移動方向與正常物質相反。這類物質在理論上可能存在，但如果它確實存在，對于建造一個時間機器來說，其數量可能也太少。
然而，時間旅行研究表明，沒有這種奇特物質，時間機器也是可能的被建造出來的。首先，我們用正常的物質做的環狀圈包絡成一個球狀空間，在里面用聚焦的引力場形成“封閉類時曲線”，使時空彎曲。要回到過去，一個時間旅行者需要在里面奔跑，每跑一圈她就會回到更早的過去。然而，這一理論有許多障礙，制造這樣一條封閉類時曲線需要非常強的引力場且配合非常精確的操作。
祖父悖論
除了物理上的難題，時間旅行還可能引發一些有趣的情況，一個典型的例子是“祖父悖論”——“假如你回到過去，在自己父親出生前把自己的祖父母殺死。因為你祖父母死了，就不會有你的父親；沒有了你的父親，你就不會出生；你沒出生，就沒有人會把你祖父母殺死；但若是沒有人把你的祖父母殺死，你是否會存在并回到過去且把你的祖父母殺死？ ”這也是經典電影《終結者》的一條主線。
如果這些將發生的話，一些物理學家說，你將不會出生在這個宇宙，但會在另一個平行宇宙出生。另一種說法是，組成光線的光子在時間軸上的自洽性會干擾你的“邪惡的計劃”。
有些科學家不同意上述的觀點，他們認為不管用什么方法，時間旅行都是不可能的。特別是速度超越光速這種觀點，遭到了美國博物館自然歷史系的天體物理學家Charles Lu的嘲笑，“這在數學上是完全行不通的。”此外，人類可能根本無法承受時間旅行的強度。
那么，時間旅行可能嗎？
雖然時間旅行看起來是不可能的，至少在我們當下的物理學基礎上是不可行的，但是該領域正在不斷變化著，量子理論的進展或許可以提供一些解釋時間旅行悖論的方法。而且，還可能破解某些粒子可以比光速還快的速度相互影響，彼此完成瞬間交流的奧秘。
當然，在目前對時間旅行感興趣者，至少可以通過電影、電視和書籍來體驗它。
翻譯：孔俊，校對/編輯：小三
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