在很多的科普探討中,對於時間是不是真實存在這個問題,人們持有兩種不同的態度。一派認為時間只不過是人類對於運動的一種計量方式,是人類自己創造的一個定義。對於宇宙來說,時間這個概念並不存在。另一派認為時間的存在無比真實,因為在宇宙中光速是恆定不變的,它不會像其他事物一樣,隨著參照物的變化而變化。之所以會這樣,是與時間的真實存在密不可分的。但是,不管是哪一派都會被一個問題困擾著,那就是有關時間旅行的真實性以及實現的可能性。今天我們就來探討一下時間旅行究竟是否能夠實現。
過去總是會給我們留下太多的遺憾,所以想要穿越時空回到過去,是人類一直以來的一個夢。而隨著近現代科學的高速發展,很多人覺得這個夢會成為現實,以穿越為題材的各種作品也隨之火了起來。可遺憾的是,時間不能倒退,這與科學水平無關。因為如果我們能夠穿越時空回到過去,那麼我們就會面臨一個無解的時間悖論。想要時間倒流,要先破解這個悖論。時間悖論有幾個很有名的例子,比如「祖父悖論」。「祖父悖論」是說你回到過去,並在你的祖父結婚前殺死祖父。既然你的祖父已死,就不會有你的父親,沒有你的父親也不會有你。既然你不存在,就不可能回到過去殺死你的祖父。這樣一個無解的悖論就產生了。
時間是一條發展中的線,你所做的任何事情都存在因果關係。按照「祖父悖論」提出的上述例子,當你第一次想要穿越回去殺掉你的祖父,到這裡是合理的。你成功殺掉你的祖父後,在你祖父死的那一刻,與你祖父有關的任何事情都會發生改變。你祖父認識的人和你祖父認識的人的好友或親戚都將不存在。那麼根據蝴蝶效應,這個世界也會因為你殺了你的祖父而消失。類似「祖父悖論」的時間悖論還有很多,它們都指向同一個問題,那就是回到過去會改變前因後果的宇宙規律。世界是真實的,時間也是真實的,不可能的事情就是不可能。所以要破解時間悖論,只有一個合理的答案,那就是時間無法倒流,人們回不到過去。除此以外,你找不到另一個合理的答案來破解這個悖論。
相比於回到過去,穿越到未來在理論上來說是可行的。想穿越到未來有兩種方法,第一種方法提升運動速度。根據愛因斯坦的狹義相對論,物體的運動速度越快,相對於一位靜止狀態下的觀察者,他的時間過得就越慢。這是什麼意思呢?比如你有一個雙胞胎弟弟,你們同時出生在地球上。如果作為哥哥的你一出生就登上了一艘接近光速的飛船,然後一直在宇宙空間中飛行,弟弟則一直留在地球上過著普通人的日子,那麼30年後會怎麼樣呢?30年後,生活在地球上的弟弟當然是三十歲,但是你自己呢?根據狹義相對論,物體的運動速度越快,它的時間過得就越慢。所以由於你是在以接近光速運動,相比於在地球上的弟弟,你的時間就過得非常慢。弟弟在地球上已經到了三十歲,而在宇宙飛船中的你可能只有15歲。這時你再回到地球的話,就相當於你來到了地球的未來,實現了穿越到未來的時間旅行,這種現象被稱為「鍾慢效應」。
那麼這種「鍾慢效應」到底只是理論,還是已經被實驗證實了的科學理論呢?其實,「鍾慢效應」已經被實驗證實了很多次。比如1972年,物理學家理察和喬伊將四個銫原子鐘放在民航客機上,經過一段時間的飛行,發現飛機上的銫原子鐘比地面上的銫原子鐘慢了59納秒。再比如,太空人克裡卡列夫曾以每小時2.7萬公裡的速度在太空中旅行了803天。由於他在低地球引力的狀態下高速運動,所以他的時間比地球上的我們慢得多。當他回到地球時,他已經進入了未來,進入到了地球1/48秒後的未來。1/48秒聽起來太少了,但是如果他能接近光速旅行效果便會非常明顯。可以看出「鍾慢效應」是可以表現在我們日常生活中的,但是這種效應在速度低的時候表現得微乎其微,可以忽略不計。只有在接近光速的運動下,「鍾慢效應」才會明顯的顯現出來,所以只要能接近光速運動,就可以實現穿越到未來。
第二種穿越到未來的方法是進入強引力區域。根據愛因斯坦的「廣義相對論」對於處在不同引力場中的觀察者而言,時間流逝速率在強引力場中會變慢,所以身處的區域引力越強大,時間過得就越慢。現在宇宙中引力最強的就是黑洞,光都無法從中掙脫出來。不同的黑洞質量相差巨大,有幾十個太陽質量的黑洞,也有幾百億個太陽質量的黑洞。通過進入黑洞附近的區域後再出來,就可以實現穿越到未來的時間旅行。進入黑洞附近區域並不是要進入黑洞裡面,而是靠近黑洞邊緣再出來。
在電影《星際穿越》中,男主角要登陸巨型黑洞卡岡圖雅附近的行星。這個行星受到卡岡圖雅巨大的引力,在行星上呆一個小時,等於地球七年的時間。如果是待上七天,地球就已經過了1176年。可見進入強引力區,時間旅行的效果比接近光速好很多,而且更容易實現。以上兩種穿越方法各有千秋,我們無法得知其中的哪一種將最早被實現,也可能它們最終都只能停留在理論階段。無論如何,這一系列嘗試都是人類在探究宇宙最深層機密的長徵中走出了一大步。