穿越时空能否实现，关键就在“异物质”的发明。
穿越时空可能只存在于科幻小说中，但它在数学上是可行的，即便我们永远无法把它变成现实。
不列颠哥伦比亚大学的本·蒂皮特（Ben Tippett）和马里兰大学的大卫·曾（David Tsang）设计了一种数学模型，让时间旅行成为可能。他们发表了题为《时空中的可穿越非因果逆行域》（Traversable acausal retrograde domains in spacetime）的论文，巧的是，论文题目的首字母缩略词“TARDIS”正好是英剧《神秘博士》中那部时间机器的名字。不过，对于TARDIS的含意，这两位科学家是认真的。
“人们认为时间旅行是科幻作品里才有的东西。”蒂皮特说，“但我们认为，它之所以不可行，是因为我们没有真正去尝试过。其实在数学上，它是可以做到的。”
蒂皮特和大卫提出的时间旅行方法有赖于一种物质的发明，他们称之为“异物质”。这种异物质很特别，它能扭曲时空，让时间的流逝变慢。不过，异物质究竟是由什么所构成，论文中并没有说明。
在平坦的时空中，行星和恒星会做直线运动。我们已经知道，大型天体会由于自身的巨大引力而扭曲周围的时空——爱因斯坦曾在他的广义相对论中阐释过这一现象——从而让周围光线的路径发生弯曲。按照蒂皮特和大卫在论文中的描述，异物质也能让时空中“时”的部分发生弯曲。
“时空表面的时间方向也出现了弯曲。有证据表明，我们离黑洞越近，时间流逝得就越慢。”蒂皮特解释道，“我的时间机器模型利用被扭曲的时空，把时间弯曲成一个圆，而不再是一条直线。这个圆能够把我们带回过去。”
特别值得注意的是，蒂皮特和大卫在论文中提到了一种时空“气泡”。这种气泡能够以大于光速的速度在时空中移动，这意味着，它能够在时间中向后移动。假设有A和B两个人，A在气泡之中，B在气泡之外，那么，A和B对于时间的体验是不同的。
在气泡内，A会看到B的事件定期向前移动，然后向后移动。在气泡外，观察者B会看到两个版本的A从同一位置出现。这意味着，外部观察者会在“时间机器”内看到物体的两个版本：一个版本在时间中向前移动，另一个版本向后移动。
“我们提出了几何结构，以便用一种通俗易懂的方式来描述时间机器。”这两位科学家写道，“正如外部观察者所描述的，它是一个盒子，那些位于其中的人能够在时间和空间中，向前或是向后移动。”
“这样的气泡存在于时空中，会使背景时空变得不可定向，进而为初始值问题的阐述带来额外的一致性约束。”蒂皮特说，“这种时空几何结构是不完整的，其中包含了裸奇点，而且需要异物质。”
虽然我们可以使用数学来描述这种时间旅行——这两位科学家坚称，数学论证是合理的——但是否真的会有一台时间机器能让它成为现实，蒂皮特表示怀疑。“H·G·威尔斯（H. G. Wells）让‘时间机器’这个词深入人心，他让人们觉得，要完成时间旅行，就得需要一台机器或是某种特殊的盒子。”蒂皮特说。
在气泡内，A会看到B的事件定期向前移动，然后向后移动。在气泡外，观察者B会看到两个版本的A从同一位置出现。
“虽然时间旅行在数学上是可行的，但我们还无法造出一台时空机器，因为我们需要材料——我们称之为异物质——才能以这些不可能的方式扭曲时空，而目前，我们还没有发现这些物质。”
布莱恩·考克斯（Brian Cox）教授2013年曾指出，时间旅行是有可能实现的，但方向只能是去往未来。蒂皮特和大卫的发现似乎是在这一言论的基础上，做出了某种改进。“你可以旅行到未来；你几乎拥有前往未来的完全自由。”但回到过去是不可能的，因为“如果你的速度很快，你的时间流逝相对于那些静止的人来说，就要慢一些。当你接近光速时，你的时间流逝会非常慢，你可以穿越到一万年以后的未来。”
考克斯的理论以爱因斯坦的狭义相对论为基础，后者称，如果想穿越到未来，物体需要达到接近光速的速度。随着物体接近光速，时间的流逝会慢下来，但只是相对于高速运动的特定物体而言。
这项最新的研究发表在《经典引力与量子引力》期刊上。
时间旅行概念的原理
正如我们所知，时间的方向总是向前的。而在气泡内部，情况并非如此；由于“异物质”的存在，气泡可以在时间中向后移动。
论文作者用A和B两个人，对这个概念进行了阐述。A在气泡内，B在气泡外。A和B对于时间的体验大不相同。
作者解释说，在气泡内，A会看到B的事件定期向前移动，然后反转；在气泡外，观察者B会看到两个版本的A从同一位置出现：一个版本的时钟指针会顺时针旋转，另一个则会逆时针旋转。
这意味着，气泡外的B会在时间机器内看到物体的两个版本：一个在时间中向前移动，另一个向后移动。
翻译：何无鱼
来源：WIRED
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发表于 2020-3-4 10:39:16
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