時間穿越有哪些科學方法？現實中真能回到過去嗎？
熱播劇《開端》里，一輛公交車發生了爆炸，主角倆為了找出爆炸的真相拯救車內的人，一次次回到公交車爆炸前去排查，并一次次失敗后又再次一次次回去排查……這是電視劇里的故事，在現實中可能嗎？
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回到過去的理論可能性回到過去改變過去這個話題很早就存在，自人們從 愛因斯坦的相對論在時空幾何中發現時空的BUG，在科學上提出了回到過去的可能性，人們對此的討論就樂此不疲，相關科幻小說和影視作品層出不窮，而《開端》也是其中之一。
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很多科學愛好者在提到回到過去時，都會堅定地認為這不可能，這不科學……但其實在一套全新的時空理論—— 相對論里，我們就能得到一種科學的時空穿越可能性。
上世紀初，愛因斯坦提出了劃時代的狹義相對論，統一了時間和空間，并在隨后提出的廣義相對論中統一了時間、空間和品質、能量的關系。後來科學家在研究他的理論時發現，他的理論給出了時間穿越回到過去的多種可能性！
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在相對論里，回到過去存在多種可能的形式，比如 超光速運動、蟲洞時間機器、閉合類時線、白洞內的逆時運動……
狹義相對論下的時間逆轉——超光速運動狹義相對論改變了過去數千年關于時間和空間的認知，它把時間和空間統一了起來，并與物質的運動建立了關系， 當物體在空間上的運動速度趨近光速，時間會變得越來越慢，這樣推論下去，在達到光速時，時間就會停止。那麼繼續推論下去呢？當超過光速，是不是就該時間倒流——在時間上倒著走了？
雖然 在狹義相對論里，由于時間膨脹和品質膨脹的共同作用下，物體是無法通過有限加速達到光速的，但這并不影響我們的腦洞（^_^）。
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廣義相對論下的時空BUG——蟲洞蟲洞是廣義相對論的彎曲時空下運行存在的一種幾何結構，它能連接兩個不同的時空區域，而這兩個時空區域的時間流速如果存在差異我們就可以通過這種差異實現時間穿越回到過去。在相對論下，無論是引力還是運動速度，都能產生這種時間流速的差異，電影《星際穿越》的科學顧問，諾貝爾物理學獎得主基普·索恩就據此設計了一種時間機器：
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在同一空間里制造一個普通的時空蟲洞并得到一對洞口A和B，把其中一個洞口A留在地球，另一個洞口B帶上亞光速飛船飛離地球一段時間，比如10年后回到地球，由于飛船上的時間膨脹效應，使兩個洞口經過的時間不同，比如地球上的洞口A過去了10年，而洞口B則只過去了1年。這樣， 兩個洞口就存在9年的時間差，這時，我們從B洞口進去，就會回到9年前從A洞口出來，這樣就實現了時間穿越。而如果我們從A洞口進去，則會在9年后的B洞口出來……一台時間機器就這樣制造出來了，不過從上面的描述你能看出來， 這個時間機器最早只能穿越到制造這個蟲洞的時候，不能更早了……
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而這個穿越方案的問題就是： 怎麼制造這個蟲洞和怎麼讓亞光速飛船帶走洞口B……
無限時間循環——閉合類時線在廣義相對論里還有一種詭異的幾何結構， 在黑洞內的特殊條件下，時間維度會產生閉合，形成一個閉環！比如在高速自旋的克爾黑洞的奇環（黑洞奇點在高速自旋離心力作用下變成環狀）內，就會產生這樣的特殊時間閉合區。 在這個閉環內你能從任意時間進去，又從任意時間出來。但是理論上這樣的奇異區域只能產生于黑洞內奇點附近，而黑洞視界把黑洞內和黑洞外隔絕了，因此，閉合類時線造成的因果律破壞并不影響外界宇宙。
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不過有科學家曾經提出過，在特殊的物理條件下，視界可能會消失使奇點裸露出來，比如克爾黑洞的自旋超過閾值就會使奇環的半徑超過了視界半徑從而裸露在外界宇宙中，他們稱之為裸奇點。為了避免這種情況出現，科學家提出了宇宙監督假說，認為物理定律不允許裸奇點出現，黑洞無法達到產生裸奇點的物理條件。
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視界內的逆時運動——白洞很多科學愛好者都可能聽到過白洞這種天體，很多科普書在講到黑洞時，都會順帶提到白洞。 在廣義相對論里，白洞是黑洞的時間反演。黑洞視界里，時間和空間互換，下落物質會從沿空間落向中心的奇點變成沿時間落向時間的終點——奇點。而白洞則相反，在白洞的視界里，物質會從中心奇點里沿著時間的反方向往視界運動，相當于白洞內的物質在「回到過去」。
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不過有人認為白洞的奇點并不是時間的終點，而是 時間的起點，這樣就避免的回到過去這樣的時間悖論， 物質只是從中心奇點處沿時間的方向向外運動。但這種說法也有毛病，那就是 白洞的奇點不再是提供引力，而是提供斥力，也就是白洞的奇點是一個曲率負無窮大的負曲率空間。而負曲率就意味著它包含的是負能量，那麼負能量的奇點輻射出來的又是什麼呢？……
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總而言之，白洞似乎并不是一種適合在正常宇宙存在的天體……
穩定宇宙的不穩定因素——時間循環導致的能量增益理想很豐滿，現實很骨感，雖然理論上在特定條件（比如蟲洞時間機器）下允許回到過去，但實際上當我們從理論回到現實，這幾乎是不可能的。首先它破壞了宇宙賴以存在的因果律和能量守恒！ 在單一的歷史里，一個違背因果律的宇宙是不可能穩定存在的，任何事物都會因原因的改變而破壞消失，同時會導致大量的因果悖論出現。而一個連接過去與未來的通道則會把未來的能量（比如光輻射）源源不斷地傳送回過去，增加了過去的能量然后增加后的過去的能量又沿正常的時間線到達未來的入口，導致從入口回到過去的能量增加，這樣在蟲洞不斷循環增益作用下，蟲洞時間機器所連接的 過去和未來的一切就會被不斷增加的能量摧毀……
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解局——平行宇宙前面說的問題都出在單一歷史，假如宇宙擁有多個歷史呢？問題就迎刃而解。假如每一次回到過去就產生一個新的歷史，這樣就不會導致能量堆積的問題，也不會產生因果悖論的問題。
有沒有這樣的可能？有，這就是 量子力學的多世界詮釋，也就是我們常聽說的 平行宇宙。在平行宇宙下，每一次回到過去就會創造新的歷史，或者可以理解為你去了一個特殊的未來，因為 在平行宇宙理論里，這個所謂的過去就是你的未來，你只能一直到你的未來，而無法回到你穿越前的那個世界……因此，即使 在平行宇宙下，時間上逆行依然沒有發生。
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因果律牢不可破總體來說， 由于因果律的制約，在過去未來里自由穿越這種事在一個穩定的宇宙中是不太可能的。我們能做的就是 珍惜現在，創造更好的未來！
回到過去的理論可能性回到過去改變過去這個話題很早就存在，自人們從 愛因斯坦的相對論在時空幾何中發現時空的BUG，在科學上提出了回到過去的可能性，人們對此的討論就樂此不疲，相關科幻小說和影視作品層出不窮，而《開端》也是其中之一。
很多科學愛好者在提到回到過去時，都會堅定地認為這不可能，這不科學……但其實在一套全新的時空理論—— 相對論里，我們就能得到一種科學的時空穿越可能性。
上世紀初，愛因斯坦提出了劃時代的狹義相對論，統一了時間和空間，并在隨后提出的廣義相對論中統一了時間、空間和品質、能量的關系。後來科學家在研究他的理論時發現，他的理論給出了時間穿越回到過去的多種可能性！
在相對論里，回到過去存在多種可能的形式，比如 超光速運動、蟲洞時間機器、閉合類時線、白洞內的逆時運動……
狹義相對論下的時間逆轉——超光速運動狹義相對論改變了過去數千年關于時間和空間的認知，它把時間和空間統一了起來，并與物質的運動建立了關系， 當物體在空間上的運動速度趨近光速，時間會變得越來越慢，這樣推論下去，在達到光速時，時間就會停止。那麼繼續推論下去呢？當超過光速，是不是就該時間倒流——在時間上倒著走了？
雖然 在狹義相對論里，由于時間膨脹和品質膨脹的共同作用下，物體是無法通過有限加速達到光速的，但這并不影響我們的腦洞（^_^）。
廣義相對論下的時空BUG——蟲洞蟲洞是廣義相對論的彎曲時空下運行存在的一種幾何結構，它能連接兩個不同的時空區域，而這兩個時空區域的時間流速如果存在差異我們就可以通過這種差異實現時間穿越回到過去。在相對論下，無論是引力還是運動速度，都能產生這種時間流速的差異，電影《星際穿越》的科學顧問，諾貝爾物理學獎得主基普·索恩就據此設計了一種時間機器：
在同一空間里制造一個普通的時空蟲洞并得到一對洞口A和B，把其中一個洞口A留在地球，另一個洞口B帶上亞光速飛船飛離地球一段時間，比如10年后回到地球，由于飛船上的時間膨脹效應，使兩個洞口經過的時間不同，比如地球上的洞口A過去了10年，而洞口B則只過去了1年。這樣， 兩個洞口就存在9年的時間差，這時，我們從B洞口進去，就會回到9年前從A洞口出來，這樣就實現了時間穿越。而如果我們從A洞口進去，則會在9年后的B洞口出來……一台時間機器就這樣制造出來了，不過從上面的描述你能看出來， 這個時間機器最早只能穿越到制造這個蟲洞的時候，不能更早了……
而這個穿越方案的問題就是： 怎麼制造這個蟲洞和怎麼讓亞光速飛船帶走洞口B……
無限時間循環——閉合類時線在廣義相對論里還有一種詭異的幾何結構， 在黑洞內的特殊條件下，時間維度會產生閉合，形成一個閉環！比如在高速自旋的克爾黑洞的奇環（黑洞奇點在高速自旋離心力作用下變成環狀）內，就會產生這樣的特殊時間閉合區。 在這個閉環內你能從任意時間進去，又從任意時間出來。但是理論上這樣的奇異區域只能產生于黑洞內奇點附近，而黑洞視界把黑洞內和黑洞外隔絕了，因此，閉合類時線造成的因果律破壞并不影響外界宇宙。
不過有科學家曾經提出過，在特殊的物理條件下，視界可能會消失使奇點裸露出來，比如克爾黑洞的自旋超過閾值就會使奇環的半徑超過了視界半徑從而裸露在外界宇宙中，他們稱之為裸奇點。為了避免這種情況出現，科學家提出了宇宙監督假說，認為物理定律不允許裸奇點出現，黑洞無法達到產生裸奇點的物理條件。
視界內的逆時運動——白洞很多科學愛好者都可能聽到過白洞這種天體，很多科普書在講到黑洞時，都會順帶提到白洞。 在廣義相對論里，白洞是黑洞的時間反演。黑洞視界里，時間和空間互換，下落物質會從沿空間落向中心的奇點變成沿時間落向時間的終點——奇點。而白洞則相反，在白洞的視界里，物質會從中心奇點里沿著時間的反方向往視界運動，相當于白洞內的物質在「回到過去」。
不過有人認為白洞的奇點并不是時間的終點，而是 時間的起點，這樣就避免的回到過去這樣的時間悖論， 物質只是從中心奇點處沿時間的方向向外運動。但這種說法也有毛病，那就是 白洞的奇點不再是提供引力，而是提供斥力，也就是白洞的奇點是一個曲率負無窮大的負曲率空間。而負曲率就意味著它包含的是負能量，那麼負能量的奇點輻射出來的又是什麼呢？……
總而言之，白洞似乎并不是一種適合在正常宇宙存在的天體……
穩定宇宙的不穩定因素——時間循環導致的能量增益理想很豐滿，現實很骨感，雖然理論上在特定條件（比如蟲洞時間機器）下允許回到過去，但實際上當我們從理論回到現實，這幾乎是不可能的。首先它破壞了宇宙賴以存在的因果律和能量守恒！ 在單一的歷史里，一個違背因果律的宇宙是不可能穩定存在的，任何事物都會因原因的改變而破壞消失，同時會導致大量的因果悖論出現。而一個連接過去與未來的通道則會把未來的能量（比如光輻射）源源不斷地傳送回過去，增加了過去的能量然后增加后的過去的能量又沿正常的時間線到達未來的入口，導致從入口回到過去的能量增加，這樣在蟲洞不斷循環增益作用下，蟲洞時間機器所連接的 過去和未來的一切就會被不斷增加的能量摧毀……
解局——平行宇宙前面說的問題都出在單一歷史，假如宇宙擁有多個歷史呢？問題就迎刃而解。假如每一次回到過去就產生一個新的歷史，這樣就不會導致能量堆積的問題，也不會產生因果悖論的問題。
有沒有這樣的可能？有，這就是 量子力學的多世界詮釋，也就是我們常聽說的 平行宇宙。在平行宇宙下，每一次回到過去就會創造新的歷史，或者可以理解為你去了一個特殊的未來，因為 在平行宇宙理論里，這個所謂的過去就是你的未來，你只能一直到你的未來，而無法回到你穿越前的那個世界……因此，即使 在平行宇宙下，時間上逆行依然沒有發生。
因果律牢不可破總體來說， 由于因果律的制約，在過去未來里自由穿越這種事在一個穩定的宇宙中是不太可能的。我們能做的就是 珍惜現在，創造更好的未來！
