时间旅行的的确确是可以实现的 不过首先你得有这个东西

时间旅行，可能性，无限的质量。来源： Babbel1196/Wikimedia Commons, CC BY-SA

时间旅行这个概念一直吸引着物理学家和普通人的想象力。但时间旅行真的是可能的吗?当然是。我们现在就在时间旅行啊，不是吗?我们都正在一秒钟一秒钟地进入未来。

但这和你想象的时间旅行有很大差别，我们能旅行到更远的未来吗?当然可以。如果我们能以接近光速的速度旅行，或者在黑洞附近旅行，时间就会变慢，这样我们就能旅行到任意遥远的未来。但真正有趣的问题是，我们可以回到过去吗?

我是马萨诸塞州大学达特茅斯分校(University of Massachusetts, Dartmouth)的物理学教授，在我7岁的时候我第一次听说时间旅行，那时候我还是从卡尔·萨根(Carl Sagan)在1980年的一集经典电视剧《宇宙》(Cosmos)里第一次接触了这个概念。我当时就决定，有一天，我要对时间旅行背后的理论进行深入研究，这个理论就是爱因斯坦的相对论。20年后，我获得了该领域的博士学位，从那时起，我一直是该理论领域的积极研究者。

现在，我的一个博士生刚刚在《经典与量子引力》杂志上发表了一篇论文，描述了如何用一个非常简单的结构来构建一个时间机器。

闭合类时曲线

爱因斯坦的广义相对论允许时间扭曲到非常高的程度，以至于时间扭曲到自我折叠，从而形成一个时间循环。想象一下，你沿着这个循环旅行;这意味着，在某一时刻，你会出现在过去的某一刻，并重新开始经历那一刻之后的同样的时刻——这有点像似曾相识的感觉，只不过你自己不会意识到。这种结构在研究文献中通常被称为“闭合类时曲线”(closed time-like curves)或CTC，通俗点就通常被称为“时间机器”。时间机器是有效超光速旅行计划的副产品，通过理解它们可以提高我们对宇宙运行方式的理解。

这里我们看到一个时间循环。绿色表示的是通过虫洞的捷径，红色表示的是通过正常空间的长路。由于绿色路径上的旅行时间与红色路径所花费的旅行时间相比可能少得多，所以虫洞赋予了时间旅行可能性。来源：Panzi, CC BY-SA

在过去的几十年里，像基普·索恩和斯蒂芬·霍金这样的著名物理学家在与时间机器有关的模型上做出了开创性的工作。

此前的研究(包括索恩和霍金的研究)得出的一般结论是，大自然禁止时间循环。这一点在霍金的“时间保护猜想”中可能得到了最好的解释。该猜想本质上是说，大自然不允许对其过去的历史进行改变，因此我们得以被免去了时间旅行所导致的悖论。

在这些因穿越到过去而出现的悖论中，最著名的或许就是所谓的“祖父悖论”了，即一个旅行者回到过去并谋杀了自己的祖父。这在某种程度上改变了历史进程，并且还出现了一个矛盾：这样的话旅行者就不会出生，因此也不能存在。有很多电影和小说情节都基于时间旅行的悖论——也许其中最受欢迎的是《回到未来》和《土拨鼠日》。

外来物质

根据细节的不同，不同的物理现象可能会介入，以防止闭合类时曲线在物理系统中发展。最常见的是对一种特殊类型的“外来”物质的需求，这种物质必须要存在才能使时间循环成立。广义地说，这种“外来”的物质是质量为负的物质。问题是负质量的物质在自然界中并不存在。

麻州大学达特茅斯分校的博士生Caroline Mallary在《经典与量子引力》杂志上发表了一种时间机器的新模型。这个新模型不需要任何负质量的外来材料，并提供了一个非常简单的设计。

Mallary的模型由两辆超长的汽车组成，这些汽车由非外来的材料建造，它们拥有质量，并且是平行停放的。一辆车快速前进，另一辆车继续停着。Mallary能够证明，在这样的背景下，在两辆车之间的空间中可以找到一个时间循环。

图片展示了Mallary的时间循环是如何工作的。当宇宙飞船进入时间循环时，它未来的自我也出现了，人们可以在之后的每一刻随时追溯两者的位置。这个图片是从一个外部观察者的角度拍摄的，这个观察者正在观察飞船进入和出现在时间循环中。

所以你能在你家后院做这个实验吗?

如果你怀疑有圈套的话，那么你是对的。Mallary的模型要求每辆车的中心要有无限的密度。这意味着它们所包含的物体——被称为奇点——会具有无限的密度、温度和压力。此外，与存在于黑洞中心的奇点不同(黑洞中的奇点完全无法从外部观察)，Mallary模型中的奇点是完全裸露并且是可被观察的，因此具有真正的物理效应。

物理学家也不指望自然界中会有如此奇特的物体存在。所以很不幸，时间机器不会在短时间内处出现。但这项研究也表明，物理学家们可能不得不重新改进一下他们的想法，为什么闭合类时曲线在自然是不被允许的。

——Gaurav Khanna，马萨诸塞州大学达特茅斯分校物理学教授