2016年餘額即將用完，回首這一年，大家一定有很多想要倒回的時光。
這時候，如果有一個時光機就好啦！不是讀書君腦洞大，而是小時候看動畫片《多啦A夢》賦予了我們挖腦洞的鐵鍁……現如今，各種科幻小說、電影甚至電視劇中，時光機比比皆是。（就不吐槽美劇《Heroes》中那亂到讓人發麻的時間線了……）
（認真臉）從物理學角度講，我們能有可能造一個時光機嗎？關於時光機的理論基礎真的存在嗎？造一個時光機需要具備什麼條件以及有哪些注意事項？而從哲學角度講，進行時光旅行前，也必須解決一大串我們存在，我們是誰，我們去哪的問題……
下面的文字，美國德雷克塞爾大學的兩位物理學者，就用給出了我們一份關於時光漫遊的指南和理論普及課程。準備好了的話，請拿好小本本，我們一起來做筆記吧~
內容選自《宇宙使用指南》（[美國]戴夫·戈德堡 傑夫·布洛姆奎斯特 / [美國]傑夫布洛姆奎斯特譯林出版社2016年5月）
瘋狂科學家指定科目：瞬移and時光旅行
你有沒有想過騎著恐龍兜風？和沙皇細細品茗？或者在期貨交易中大賺一筆？又或者說你是一個殺手機器人，那有沒有想過要阻止那個會鎮壓你機器人暴亂的傢伙出生？你需要一個時光機，這可是來之不易的呢。
但時光機真的是不可能的嗎？瘋狂於建造時光機有什麼壞處嗎？
想想瞬移技術吧，它是科幻層面的瘋狂技術的一個典型代表。問題的關鍵是，儘管主流漫畫書和科幻小說不一定徹底違背科學事實，但很多時候它們不值得費力鑽研，這也許是瘋狂科學家遇到那麼多問題的原因之一。另一個可能的原因就是事實上他們炮製的大部分複雜儀器都嚴重違背某些定律，並且不僅是受超級英雄的逼迫，有些人是自己多管閒事。
黑洞產生的引力能扭曲時間，也許可以利用起來穿越時空（嘿嘿嘿）
廣義相對論告訴我們引力到底是如何起作用的，並正確地描述了類似黑洞之類事物內部模糊的情況。除此之外，我們還將明白時間和空間並沒有我們想的那樣絕對， 並且在黑洞附近事情真的變得非常非常不可思議。
總的來說時間差的存在是真的。越接近龐大的物體時間流逝得越慢。甚至在地球表面的時間也比在外太空流逝得要慢——儘管只慢十億分之一。也就是說，100年後外太空的時鐘與地球上的時鐘將會存在3秒的差異。你不必對差異如此之小而感到驚訝，如果差異很大，這將會變成你物理直覺的一部分。然而正如我們將看到的，在 事件視界（編者註：事件視界是從黑洞中發出的光所能到達的最遠距離，也就是黑洞最外層的邊界）附近，這種差異變得非常顯著。
我們之所以以黑洞起頭，是因為黑洞幾乎可以說是肯定存在的。
引力扭曲時間，而黑洞是極妙的引力來源，所以也許可以利用黑洞來穿梭時空。雖然大多時光機的模型並非基於黑洞，但它們簡單到我們可以在深入了解宇宙大工程的中的螺絲、螺母和宇宙弦之前，通過某種直覺感知時間是如何被扭曲的。
所以，如果我們要真正建造一個實用的時光機，就需要親自跳進其中一臺時時間變形機器來實地體驗一下。
把飛船停在40萬光年處，就能用超級望遠鏡看到現場直播版阿波羅登月
（這也算是時光旅行吧=。=）
在我們開始討論如何建造一個時光機前，我們應該知道一個好的時光機可能會是什麼樣的。
如果站在黑洞的附近，白矮星能讓你的時鐘變慢，因此你穿越時間的速度會比1秒每秒更快。我們可以利用這一點做一個非常不錯的時光機穿梭到未來。例如，我們可以建造一個恰好駐紮在黑洞視界外的飛船，盤旋一會後再回來，藉此通往未來。
阿波羅登月
然而我們沒有辦法讓自己回到原來的時間，這是一個單程旅行。當然你或許有一些更具體的想法。、例如克裡米亞戰爭或阿波羅登月等等。原則上似乎很容易。 比如對於登月，你只要把飛船停在距月球40光年的地方，然後用一個超級望遠鏡觀測就可以了（註：在撰寫本書時，登月已經過去大約40年了。所以這個數字很容易算）。問題是要到達離月亮40光年的地方，我們至少需要40年才到的了那裡，因為沒有什麼東西能比光跑的更快。
時間旅行常識準備:別引發蝴蝶效應，比如殺了祖父之類
因此，儘管可以看到過去，我們通常無法看到到自己過去的歷史，因為我們沒有辦法不藉助引力作弊使得光倒流。
真的別嘗試，否則要杯具
當即使是回溯過往也有許多的限制，而對大多數人來說，一臺時光機不僅應該能讓自己往回看，也可以影響並可能改變過去。最起碼，你希望能回到過去和自己握握手。
廣義相對論指出，你可能偶遇自己（或者原則說來是你的祖先）的場景看起來像一個「封閉類時」曲線。正如我們很快會看到，時光機的候選設計與相對論的思想是保持完全一致的，這些設計甚至可能讓你遇見更年輕的自己。
但在此之前，我們需要設定一些基本規則。
時間旅行帶來的的最明顯的一個問題是它似乎可以讓你以任何喜歡的方式來改變過去。比如說，想像一下你要做一些十分愚蠢的事情，例如要在你爸爸出生之前殺了你的祖父？你能這樣做嗎？事後你會發生些什麼？當你回到現在的時候，你又會遇見怎樣的未來？
殺了你的祖父，你自己就不可能存在，所以你能穿梭時間回到現在看起來似乎是不可能的，因此，你不能殺了你的祖父，諸如此類。
蝴蝶效應向我們保證，不存在既能改變過去，又不用引入平行宇宙的時間旅行。對我們而言，儘管這個解釋就是在自欺欺人。一個不在進行時間旅行的觀察者會在宇宙中看到人的多個副本，死去的祖父，時間旅行者突然出現在現實生活中或突然消失。在我們看來，這樣的結果是非常令人不滿意的。
禁止行為第2則：別嘗試去改變過去自己的想法
這個也是後果自負系列……
二十世紀八十年代中期，莫斯科大學的伊戈爾·諾維科夫開展的關於量子力學和時間旅行的研究，指出了不自洽的歷史的概率恆為零。
因此實際的時間旅行可能會是這樣的：當你18歲的時候，一個年紀大一些的自己回來了，並給了你一個關於如何建造時光機的總體說明。知道了自己的宿命，你便花了接下來的十年時間來建造它，然後及時趕回過去給自己一個一模一樣的說明。
但這就是自相矛盾的所在。如果你試圖回到過去殺了自己？或者只是沒有給自己關於如何造時光機加以指導？甚至，有沒有可能在一開始你就打消了自己建造時光機的念頭？
時間旅行給了我們兩個令人厭惡的選擇。如果你同意多重世界的時間旅行模型，諾維科夫的理論就完蛋了。另一方面，在自洽的宇宙模型中，一個時間旅行者顯然不能為所欲為。
我們（也就是物理學界）實際上並沒有任何特別好的答案來回答這個窘境。我們只能假設如果物理定律允許進行時間旅行的話，自洽性一定要被遵守。
以被確定的未來為基點的影視劇時間旅行都是胡說八道啊
當大眾化的娛樂和時光旅行這個話題搭上會發生什麼？總的來說，書籍在保持事物自洽方面做得相當好。比如說經典的《時間機器》，通過編造一個發生在極遙遠的未來的故事來避免整體上的一致性問題，以至於即使時光旅行者想改變未來，他也無法做到。其他的像道格拉斯·亞當斯的《銀河系漫遊指南》系列，是如此顯而易見的荒誕，他們說的根本不是時間旅行的故事。
別在改變時間啦！中村廣（美劇《超能英雄》裡的主要人物之一）
電影《回到未來》海報
一般來說電影和電視做得更差。他們中的大多數（其中最明顯的例子是《回到未來》或者電視連續劇《英雄》）選取了還沒被確定的未來作為出發點。簡直是胡說八道！如果你真的一直都存在，它當然已經被確定了！你 目前（或過去）所有採取行動的動機一定是基於已經看到了未來的樣子。
作為科幻愛好者（或者普通的科學呆子），當一部電影或電視節目使用時間旅行設置情節時，我們不能只顧著吐槽。然而有時候他們會使用的恰到好處。考慮到這一點，在本章的結尾，機器人傑夫親自編譯出（不全面的）「用兩句話總結的時間旅行」。與此同時，一些詳細的專題我們都按順序排好了。在我們繼續前行之前，應該警告在過去的大約30年裡，試圖避免電視和電影被嚴重劇透那些人。
╭(╯^╰)╮誰說人類不能造時光機？起碼已掌握2種理論
設置好所有的基本規則之後，我們終於回到核心問題上了，如何建造一臺服從我們所掌握的物理學規律的時光機。
蟲洞吧，長這樣~
NO.1 蟲洞時光機：摺疊時間，只能回去看看
廣義相對論表明，大質量的物體，如太陽或黑洞會扭曲空間和時間。然而空間的變形是局部現象。我們的意思是，如果你拿一張平整的紙片（平=不扭曲），然後把它捲成筒，一隻小螞蟻在其表面漫步是無法分辨紙片是否被捲起來了。
原則上，我們可以利用空間可以「摺疊」的事實來建造時光機。遠遠地看，蟲洞看起來有點像黑洞。從我們的視角來看，在蟲洞的另一口可以看到一個球面。 然而它不同於黑洞，你離蟲洞越來越近時，引力不會躍變越強，人和飛船穿過蟲洞時可以不被撕裂。
在我們有確切的間接證據表明有黑洞存在的同時，沒有證據顯示——無論是直接的還是間接的——蟲洞確實存在。然而從廣義相對論所知道的是，它們可以存在。
但要請注意！雖然這個時光機能讓你回到過去，但是你不能回到過去做任何喜歡的事情，原因之前我們已經討論過了。總之，過去的事情已經發生了。
我們還有一些其他嚴格的限制。你不能讓時光倒流到時光機建造之前。這可能有助於回答一個老生常談的問題：為什麼我們不會被時間旅行者拜訪？因為我們還沒有造出時光機呢！
這種設計還有其他問題。舉例來說，我們很難維持蟲洞的開放，因為每當物質或能量（因為引力會吸引蟲洞的邊）通過它的時候，蟲洞自然而然傾向於收攏。蟲洞可能在起作用之前就塌縮了。
我們的結論是：得有好運氣才能做出一個蟲洞時光機。蟲洞可能存在於微觀尺度，也可能不存在。但至今沒有跡象表明，存在能容納飛船大小的蟲洞，我們也沒有任何辦法造出蟲洞。一旦成功的話，在你或任何其他東西穿越它之前，蟲洞隨時都會塌縮。
NO.2 宇宙弦時光機：這次能改變歷史了，但仍不能穿到時光機製造前
宇宙弦其實很多電影裡都出現過啦，現在我們知道學名是神馬了~
宇宙弦【編者註：宇宙弦（Cosmic string）是假設性的、理論上可能存在的時空。假設宇宙弦是成立的，在不同時空產生第一階段變化時，在域邊界取得了的兩個地區之間的那個「弦」】和「弦論」的「弦」關係不大（或根本沒有），除了它們都類比於小孩子們平常玩的橡皮筋。它們非常地密集，無論是無限長或摺疊成一個圈。 也許你會猜測它們是否產生了巨大的引力場，正因為如此，它們也極大地扭曲了空間。
1991年，普林斯頓大學的理察·戈特發展了一個宇宙弦基礎上的時光機模型，並對他的「愛因斯坦宇宙中的時光穿梭」模型進行了一個極為精彩的描述。
在廣義相對論中，兩點之間的最短路徑是直線並不總是對的。事實上，我們可以利用這個結論來做一些有趣的事情，包括「超光速」旅行。比如說，假設在地球和遙遠的Quagnar七號星球中間有兩根排好的宇宙弦。
因為宇宙弦把他們身邊的空間和時間扭曲了，實際上繞著弦走比從弦中間走會更快。如果在起飛的同時，筆直地發射一束雷射到中心區域，即使他 只能達到99.9999％的光速，他的飛船也會先於雷射到達。
我們假設這也是一種時間旅行，但不是特別有用那種。如果以接近光速運動，我們能將宇宙弦從紙上談兵變成實用的時光機。
在這種情況下，他能穿越時空回到過去，在他離開前和自己握握手，且以任何時間旅行法則所允許的方式改變歷史。當然，還是有一些重要的注意事項。比如對蟲洞時光機而言，他 仍然不能回到時光機建造之前。
另外還有一個重要的物理難題。沒有觀測證據表明宇宙弦實際是存在的。如果它們不存在，建造它們會很困難（假設不是不可能的話）。 從一方面來看，這種特殊的設計要求宇宙弦是無限長的，要花費無限的時間才能建造一個無限量的宇宙弦。另外，將巨大的弦加速到接近光速還存在一些現實的問題。
我們的結論是：我們不喜歡用「不可能」這個詞，我們只不過是說一個宇宙弦時光機是一個相當巨大的挑戰。
廣義相對論版本時光機:隨意溜達吧，歷史無法改變
開心了~word哥，大膽的去旅行吧
在這一天要結束的時候，你能建造一個時光機了嗎？
你？幾乎可以肯定不可能。
對一個超文明而言在物理上是否可能？或許吧，但時光機是強烈依賴於對類似蟲洞、奇異物質、或宇宙弦以及管理和使用這些巨大能量的技術的存在。
然而，也有一些非常現實的制約條件。用廣義相對論設計的每個實用的時光機已經有兩個內置的安全機制。首先，時光機只允許你訪問時光機被發明之後時間。 第二，也許是更重要的，所有的一切必須遵循諾維科夫定理：即宇宙就只有一個歷史版本。
換句話說，大膽地去穿越時間旅行吧。當你返回的時候，現在這一時刻仍然會等著你。
（感謝譯林出版社授權並提供文字）
|關於書|
作者: [美國]戴夫·戈德堡 傑夫·布洛姆奎斯特 / [美國]傑夫·布洛姆奎斯特
出版社: 譯林出版社
副標題: 何在黑洞旋渦、時間悖論和量子不確定性中倖存
原作名: A User’s Guide to the Universe : viving the Perils of Black Holes, Time Paradoxes, and Quantum Uncertainty
譯者: 朱曉睿 / 李劍龍
出版年: 2016-5
本文來自：搜狐讀書
如文章涉及版權，請聯繫我們刪除。歡迎來稿、歡迎廣大科幻愛好者和專家學者來稿