为什么我们不能穿越时空回到已往？
编辑：LRS【新智元导读】科学总是给一些幻想打上不可能的标签。穿越时空大概是全部人最想做的事了，到过去见一见缅怀的人，到将来看看本身过的怎样。但广义相对论提出已经一百多年了，为什么时光机还没造出来！
怀旧空吟闻笛赋，到乡翻似烂柯人。
「烂柯人」讲的是晋朝一个叫王质的人上山砍柴，就看了一会别人下象棋，发现斧子已经烂了，回到家竟已过了数百年，和他同一期间的人都不在了。
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但这个神话故事存在很多疑点，数百年的时光去哪了？王质进入了时空虫洞吗？要是再多看一会下棋，岂不是都穿越到2021年了？天上一天，地上一年有科学原理吗？
不少人也是在烂柯人的故事中感慨和幻想着「时空穿越」。
好消息是，爱因斯坦的相对论提供了一种穿越时空理论上的可能性，只须要逾越光速大概进入能够扭曲时间的黑洞中，就能够穿越时空。
当然了，能否实现是工程上的题目，并非理论物理学家要办理的题目。
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坏消息是，时间维度和空间的三个维度实际上是混淆在一起的，固然我们在空间中可以进步和退却，但时间维度上却无法倒流，这也是宇宙的规则。每当我们想要制造一台时光旅行呆板，宇宙就会绝不留情的给你加一条规则。
想超光速举行时间旅行？不美意思，宇宙内不能逾越光速。
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时空旅行根本不可能？
关于时空旅行的辩论，从物理学一直打到了哲学。
法国科幻小说作家René Barjavel在1943年时提出了著名的「祖父悖论」。
如果你回到过去，在本身父亲出生前把本身的祖父杀死，那么此活动会产生一矛盾的情况：你回到过去杀了你年轻的祖父，祖父死了就没有父亲，没有父亲也不会有你，那么是谁杀了祖父呢？大概你的存在表示，祖父没有因你而死，那你又怎么杀死祖父？
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但物理学家对此表示，如果现有理论解释不了，我就再来一个，于是「平行宇宙」出现了。
当你回到过去杀你的祖父时，你杀的实在是另一个宇宙的人，大概你的这个活动也可以创造一个新的平行宇宙，而祖父的死只会使谁人平行宇宙的人不再存在，而这个平行宇宙的人则安然无恙。
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还有一种解释是，大概能够举行时空旅行，但你所能做的事实际上受到宇宙的限制，过去的事发生后无法再变，你不能杀死祖父，但你「饰演」一个陌生人给你的祖父和祖母安排一场相亲照旧没题目的！
也有哲学家以为，是否时间这个概念只存在于人类意识中，只是用来同步人类感官的一种情势。大概错在我们，把这种主观概念强加给了宇宙，那关于时间的研究也就没什么意义了。
广义相对论带来希望
爱因斯坦于1916年在广义相对论（General Relativity）中首次将引力场解释成时空的弯曲。把宇宙想象成一个「大床垫」，上面的球越重，产生的凹陷越大，附近的球向他滚动的也越快，看起来就像是被吸引过去一样。除了空间维度外，床垫上的凹陷也会扭曲球附近的时间。
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也就是说，有了广义相对论，我们就能知道床垫的凹陷程度，根据凹陷程度，我们又能知道床垫上的球如何运动。
为了造出时光呆板，物理学家们又提出封闭类时曲线（Closed Time-like Curve, CTC）的概念，试图找到一条物质粒子在四维时空中的封闭运动轨迹。
也就是说，如果存在一条轨迹，能够让粒子在时空中走了一圈后又回到了原点，而且在整个过程中粒子的速度都没有凌驾光速的话（也没法凌驾光速），不就完成穿越时空了吗，时光机不就造出来了吗！
过去几十年科学家们一直在实行办理时间旅行的题目，而且最诡异的是，CTC竟然在理论上是真实存在的！
著名数学家哥德尔发现，如果一个宇宙中充满了迟钝旋转的匀称灰尘（uniform dust），由于转动产生的离心力和引力相互抵消，我们能够在宇宙中找到缠绕在本身过去时间的轨道，如许的宇宙也称为哥德尔旋转宇宙。
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于1916年首次提出的虫洞（wormhole）也能够充当时间呆板。理论上来说，虫洞是连结两个遥远时空的空间隧道，由星体旋转和引力共同作用下产生的，固然虫洞无处不在但却转瞬即逝。迄今为止，科学家们还没有观察到虫洞存在的证据。
1974年物理学家弗兰克进一步研究发现，如果存在一个无穷长的圆柱体，当圆柱体旋转到靠近光速的时间，它的外部时空已经是一个CTC了，如果沿着这个柱子走一圈就会发现本身又回到了原点，还会遇到另一个刚开始预备绕圈的本身。这个柱体也称为提普勒柱体。
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黑洞的内部也是一个相当神奇的地方，同时存在极强的离心力和引力，也有可能产生CTC。
理论存在，实践开始！（误）
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在广义相对论的框架下，还有更多CTC的解被研究出来，一次又一次的证及时间呆板存在的可能性，但这些解都有着极其特殊的要求，特殊到真实天下中根本达不到要求！
随着物理学的进一步发展，在宇宙微波配景的观察下，我们只能绝望的公布，宇宙并不是旋转，无穷长的圆柱体并不存在，黑洞的内部出现了奇点（singularities，常用的物理学定律在奇点上统统失效），虫洞的不稳固性乃至无法蒙受一个光子的通过。
既然造时光机这么难，那我证实造不了时光机不就行了？
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巧的就是，类似于上面的CTC的各种解，物理学家们总能在广义相对论中找到能够举行时间旅行的证据，但每次又能在这些方法中找到一些无法告竣的条件，好像上帝还没有决定好是否给人类开放「时间旅行」的权限？
由于在CTC的研究上没有取得任何进展，研究职员须要换一种思路来解释「为什么时间箭头只能向前」？
物理学家的第一反应就是研究基础粒子啊！但越研究就越困惑，微观粒子的相互作用竟然都具有「时间反演对称性」，也就是说一个粒子的运动过程不管是正着看照旧反着看都是一样的。
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就像手里拿着一个苹果向上抛，以抛作为起始节点，以接住为终止节点录了一段视频的话，就算视频是倒放的，我们也看不出来。
当然，宏观上是不存在时间反演对称性的。
由于热力学第二定律，全部孤立系统都会朝着最大熵状态举行演化，也就是说不管在宏观上做什么，只要有温度，微观粒子就在不绝地运动，消耗能量，从而导致系统的熵（混乱程度）随着时间的一直在不断增大，两个系统之间无法举行反演。
有人在屋子里嗦了个粉，渐渐地屋子里都是螺蛳粉的味道，在屋子内全部的空气分子都在不绝地运动，熵渐渐增大且不可逆，但空气中的分子间碰撞却是时间对称的。
热力学的箭头和时间的箭头好像突然同等了起来，以是熵就是时间？人类一直以为的时间概念只不过是熵增的一个过程？为什么宇宙是熵增的？
现在我们还没有观察到违反热力学第二定律的征象，但热力学对时间的解释只是「形貌了时间不可逆这个征象」，并没有解释「时间是怎样产生的」。
固然熵的概念在十八世纪中叶就提出来了，但现在也还没有人证及时间的推移和熵增之间的明确关联，物理学家们还在各种各样的概念中探求灵感去解释时间，将来大概真的能制造出一个无穷长的圆柱体、大概制造一个虫洞来举行时间旅行？
至少宇宙还没有明令禁止时间旅行！
关于「穿越时空」的讨论总是让人高兴，但小编能做的只是坐等时光机的出现。
参考资料：
https://arstechnica.com/science/2021/11/why-the-expletive-cant-we-travel-back-in-time/
来源：https://www.toutiao.com/a7041073614623654407/
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