霍金遗作解读：时间旅行可行吗？

本文转载自凤凰科技（ID：ifeng_tech），作者：霜叶

史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）在其遗作《大问题的简答》（Brief Answers to the Big Questions）一书中称：“如果有人申请科研基金研究时间旅行，这样的申请应当被立即驳回。”

霍金是对的。

霍金认为，我们目前的知识不能排除时间旅行，这表明他对时间旅行的态度似乎是谨慎乐观的。

那么问题来了：我们目前不能打造时间机器，但未来可以吗？

我们先从日常生活经验开始谈起，我们对给无论身在何地的亲朋好友打电话都已经习以为常。包含他们声音和图像的信号传输速度非常快，但我们收到信号仍然需要一定时间。

我们无法知道一个身在远方的人的“现在”，是爱因斯坦时空理论的核心。

光速

光速是信号可以传输的最快速度，也对我们了解宇宙中事件的速度形成了一个基本的约束。

这也导致了因果关系——效果总是出现在起因之后。在时间旅行这个问题中，这是一个重要的理论基础。

人要穿越回去，阻止自己出生的事件，是将效果（人）放在起因（自己出生）之前。

根据爱因斯坦的相对论，物体运动速度越快，时间就会越慢。

爱因斯坦的理论称，引力是质量扭曲时空的结果。质量越大，时空扭曲就越严重，附近的时间就会越慢。如果物体以光速运动，时间似乎就冻结了，但对于该物体而言，其他物体的时间都在快速流逝。

那么，如果我们的运动速度比光速还快，时间会像科幻小说中那样倒流吗？

令人遗憾的是，把人运动的速度加速到光速，需要极大的能量，更不用说超越光速了。但即使我们可以以超过光速的速度运动，时间也不会简单地倒退。相反，届时谈论时间前进和倒退根本就没有意义。

这违背了因果定律，因果概念也失去了意义。

虫洞

爱因斯坦的理论还表明，引力是质量扭曲空间和时间的结果。空间区域的质量越大，时空扭曲得就越严重，附近的时间就越慢。

如果质量足够大，时空扭曲的程度很大，即使光线也不能逃脱其引力，就形成了黑洞。在靠近黑洞边缘——事件视界的地方，时间与远离它的其他地方相比将无限地慢。

那么，我们能否以恰当的方式扭曲时空，使时间倒流呢？

答案是：可能。我们需要的扭曲是一个可穿越的虫洞。但我们还需要产生负能量密度区域来使它保持稳定，十九世纪的经典物理学认为这是不可能的。

霍金利用量子理论来说明这一问题。量子理论是物理学的一个分支，在亚原子水平上探索宇宙奥秘。根据量子力学，空的空间区域并非是空无一物，而是存在瞬间存在、瞬间消失的粒子对。

如果我们可以建立一个瞬间存在、瞬间消失的粒子对数量比其他区域少的区域，那么该区域将具有负能量密度。然而，找到一种能统一量子力学与爱因斯坦引力理论的理论，仍然是理论物理学领域最大的挑战之一。

一种可能统一量子力学与爱因斯坦引力理论的理论是弦理论，或许会提供另外一种可能性。弦理论要求时空有11个维度：物体运动的时间和三维空间，以及另外七个维度。我们可以使用这些额外的空间维度来缩短空间和时间吗？至少霍金认为是有希望的。

保存历史

那么时间旅行真的可能吗？我们目前的理解不能排除它，但答案可能是否定的。

霍金认为，如果有人申请科研基金研究时间旅行，申请应当被立即驳回

尽管态度乐观，但霍金意识到，尚未发现的物理理论有朝一日会取代爱因斯坦的理论，它可能使得像你我这样的大型物体，不能在时间中随意跃迁。

我们把这一观点称作“时序保护猜想”。

无论人类未来是否会开发出时间机器，我们都知道，当我们爬山或乘坐汽车飞速前进时，时间发生了变化，这足以令人欣慰。