成为科学的时间旅行

■唐云江

自从赫伯特·威尔斯(Herbert Wells)于1895年发表了他的著名小说 《时间机器》(The Time Machine)以来，时间旅行便成为科幻小说中的热门话题。尽管威尔斯并没有提出时间机器如何制造，但驾驭时间机器穿梭于过去和未来的幻想确实令人激动。

幻想往往与现实相悖，也违反人们的“常识”，因此严肃的科学一般对科幻是不屑一顾的，常常拒其于科学大门之外。对于时间旅行来说，除了违背我们的“常识”之外，还会在哲学上产生一些悖论，如著名的“祖母悖论”等，违反因果原则是显而易见的。正因为如此，它难以得到科学的青睐，关于时间旅行的幻想百年来只能是人类的一种奢望。

其实，就在威尔斯的小说发表10年后的1905年，爱因斯坦提出了“狭义相对论”；在20年后的1915年他又提出了“广义相对论”。相对论正是描述关于时空的理论，而且至今为止仍是这方面的最好的理论。按理说，相对论应该支持时间旅行，特别是关于“双生子佯谬”的争论已经涉及到时间旅行的问题。但是，自从相对论提出之后，主流科学家们对与相对论有关的时空的弯曲、黑洞、宇宙大爆炸等表现出极大的兴趣，但对并不违反相对论理论的时间旅行却很少有科学家光顾。这也许一方面是因为人们的固有观念，另一方面因为还没有足够的理论准备。从20世纪70年代起，有少数理论物理学家开始研究这个话题，但也只是作为科学家的业余兴趣，因而关于时间旅行问题一直处于主流科学的边缘。

只是近些年来，才有越来越多的理论物理学家关注这个问题，开始把这项研究看作是严肃的科学问题。《如何制造时间机器》的作者保罗·戴维斯就是其中之一。实际上，在爱因斯坦的广义相对论中已经包含有在某些情况下允许回到过去的思想，有些物理学家就试图寻找符合相对论的时间旅行的方法。值得一提的是基普·索恩，为了解决其好友、著名科普作家卡尔·萨根提出的“利用虫洞作为穿越时空捷径的幻想是否有理论依据”(萨根在1985年出版的《接触》一书中使用了虫洞作为时间旅行的通道)，他对虫洞进行了细致的研究，创建了虫洞的理论模型。索恩还用到了量子论中的负能量概念，给出了利用虫洞进行时间旅行的可能途径。

虽然许多科学家已经意识到，经过设计的可能回到过去的时间旅行与现有的科学理论并不冲突，但是，如果它真能成功，那么必然要破坏因果律。近来的理论研究除了寻找现有理论允许的更完善的时间旅行的方式之外，还有从理论上对可能破坏的因果关系进行修补，或者尝试重新理解和研究因果关系。这些研究已经对建立一个统一的物理学理论起到了推动作用。无论如何，从方法和研究的现状来看，对时间旅行的研究已经纳入了科学研究的范畴，尽管还没有取得有定论。关于这一点我们还可以从近些年来严肃的科学刊物(如《物理评论》等)刊登关于时间旅行方面的论文得到佐证。

实际上，关于时间旅行的研究是特别激动人心的，因为它离我们似乎很近。的确，想一想已有定论的相对容易的“有限时间旅行”，按照现代技术的发展速度，可能用不了很久，只要宇航员携带足够的能源，把宇宙飞船加速到相对地球来说接近光速(如光速的99%)的飞行速度是可以的。到那时，人类拜访邻近的恒星就可以实现了，比如说3光年远的恒星，看上去宇航员用了3年多一点的时间就可到达，而宇航员只“觉得”用了不到半年时间，这与我们现在去火星的时间差不多。等宇航员用了不到1年时间返回地球时，实际上他们已经进入到了未来的时光，因为原来同年地球上的人已经年长他们七八岁了，所带来的问题是他们再也回不到过去了。这就是时间旅行的魅力，更不用说实现可以回到过去的“无限时间旅行”了。