我们能否穿越时空？

牧籁

狭义相对论是爱因斯坦于1905年提出的，他认为，时间、空间、质量并非固定不变，物体在高速运动时会出现奇怪的现象，包括时间变慢、长度收缩、质量变大等等。

去往未来

穿越时空无非有两个方向：去往未来，或者回到过去。在科学理论上，它们所需的方法也是不同的。比起后者，去往未来相对要容易一些，我们的时空旅行先从这里开始。

1 接近光速，穿越时空

作为本次太空任务的队长，你驾驶飞船朝宇宙进发。这艘飞船的速度是有史以来最快的，达到光速的98%，足以让你在太阳系中尽情漫游。4年后，你返回地球，满心期待着亲朋好友的欢迎。可当你走出舱门，人们的面庞却令你大吃一惊。大家怎么都变老了！有人脸上起了好多道皱纹，有人甚至头发都变白了。一番询问后，你才知道，地球上已经过去20年了。自己明明只长大了4岁，居然去到了16年后的未来。

这个故事看起来荒诞不经，却有着可靠的理论依据——狭义相对论 。

时间变慢的人

与光速相比，汽车、火箭的速度都很低，对时间的影响微乎其微。宇航员斯科特·凯利（右）驻扎在国际空间站，与空间站一起以大约7.66千米/秒的速度绕地球飞行。一年后他返回地球，只比留在地球上的双胞胎兄弟年轻0.01秒。

时间会膨胀

在我们的生活中，无论是上学放学，还是火箭发射，都会按时进行。时间似乎永远恪尽职守，无论是一秒钟、一分钟还是一小时，只要时钟正常运作，它就会以固定的频率滴答作响。

然而，如果把时钟放在一艘超高速行驶的飞船上，我们站在飞船之外观察，就会发现，时间开始变慢了。时钟指针正以极慢的速度转动，不仅如此，飞船里的宇航员也在做着慢动作。不是你眼花了，而是超高速引发了一种被称为“时间膨胀”的相对论效应，当速度越来越快，时间就会变得越来越慢。

不过，时间膨胀只有在接近光速时才比较明显，且只有外界的人才能发现时间膨胀，在那艘超高速行驶的飞船内部，对宇航员自己而言，一切毫无异常。

去往未来的粒子

μ子在地球大气中的前进路线。

事实上，去往未来的事件无时无刻都在我们周围发生，但主人公不是人类，而是渺小的粒子。

自然界中有许多种粒子存在，有的粒子十分稳定，像电子、光子;有的却非常短命，很快就会衰变成其他的粒子。宇宙射线碰撞到地球的大气分子后会产生“μ子”，它的寿命只有0.0000022秒，在这么短的时间里，它应当连一千米都飞不出去。然而，科学家却在离大气层十几乃至几百千米远的地面上发现了μ子的存在。

这是因为μ子以99.9%的光速飛行，它的时间大大减慢，也就相当于旅行到了未来的世界。所以，如果我们能发明超高速行驶的交通工具，去往未来将成为可能。

2 黑洞是天然的“时间机器”

在电影《星际穿越》中，宇航员库珀驾驶飞船从一颗黑洞旁边经过。他的时间因此严重膨胀，每过1小时，地球就过了7年;等到他终于回家，当年还是个小孩的女儿已经白发苍苍。

即使无法达到近光速，我们也能利用黑洞进行时间旅行。

在发表狭义相对论的10年后，爱因斯坦又提出了“广义相对论”。其指出，在引力巨大的天体周围，时间与空间都会扭曲。比如太阳的质量是地球的33万倍，在它表面，1年的时间比地球慢大约1分钟。质量远超太阳的黑洞更是会让时间大幅变慢。

银河系中有许许多多的黑洞，如果我们乘坐宇宙飞船，飞到某个黑洞的附近待一会儿，返回时也将见到未来的地球。越靠近黑洞，时间流动越慢，但我们必须与黑洞的边界（事件视界）保持一定距离。一旦跨过这个边界，我们将会被吞噬。

回到过去

对我们而言，时间是具有方向性的，它会自动朝未来行进，而不会发生倒流;通过时间旅行回到过去，也比去往未来要困难得多。不过，有一种“时空隧道”能帮助我们回到过去，它就是虫洞。

把宇宙“折”起来

一只小虫站在一张纸的一端，它该怎么爬，才能快速抵达纸的另一端？

显然，两点之间直线最短，小虫只要笔直前进就行了。但如果把纸张折起来，用笔把纸戳穿呢？这样一来，小虫穿过这两个洞就能抵达目的地。

宇宙也像一张纸，我们在纸面上生活。在某些地方，宇宙或许就像被折起来了一样，存在两个连通的洞口，即虫洞。只要从中穿过，我们一眨眼就能跨越广阔的宇宙空间。

虫洞，欺骗时间的“魔术”

从外界看，虫洞的两个洞口可能相隔甚远，但虫洞内部完全没有空间或时间上的差别。如果把一块表丢进一个洞口，它马上就能从另一个洞口出来，显示的时间也和之前一模一样。

时光机  动画片《哆啦A梦》

在小学生野比大雄的书桌抽屉里，藏着一台时光机，它可能就是一种操纵虫洞的装置。这台时光机看上去就像安上了座位的“魔法飞毯”，大雄可以和机器猫哆啦A梦一起跳入抽屉，进入时光隧道，驾驶时光机穿越到不同的年代尽情玩耍。

跳时表  电影《黑衣人3》

虫洞，有两个洞口

这几乎是众多科幻作品里最小巧的时间机器，只有手机的大小，可以随身携带。但它使用起来却最有风险——使用者需要从摩天大楼上一跃而下，将重力势能转换为启动的能量。如果启动失败，他将摔得粉身碎骨！

隨着坠落，使用者会同时在空间维度和时间维度上移动。他眼前的光景将飞速变换，像走马灯一般掠过恐龙时代、古人类时代、近代等等，最终在选定的时间点停下。

在我们的认知中，世界是三维的，但其实它还包含“第四维”——时间维度。利用双脚和交通工具，我们轻易就能在长、宽、高三个维度上进行移动，对时间维度却无能为力，无法返老还童、死而复生、让摔碎的东西自动复原……在遥远的未来，人类或许能掌握在第四维度移动的技术，从而轻松地穿梭于未来、现在和过去之间。

在许多复杂的宇宙、物理理论中，世界甚至不只有四维，而是多达十一维。就像电子屏幕里的游戏小人无法跳出屏幕一样，我们只能辨认出三个维度，无法意识到更高维度的存在。

时间旅行会制造混乱

人是否会凭空消失？

一辆失控的汽车很快就要撞上前方的便利店，忽然，炫目的亮光闪过，车居然从大马路上消失了！画面一转，它又凭空出现在一片草地上。年轻的司机从车里狼狈地逃出，却发现周围的高楼大厦不见了……他瞟了一眼报纸，大惊失色：报纸上的日期是30年前的今天！

这就是电影《回到未来》中的情景。主人公马蒂启动了老师制造的“时空飞车”，回到了过去。然而，意想不到的事情发生了：马蒂不小心阻止了自己父母的相遇。结果，他的身体居然慢慢变得透明，马上就要消失了！原来，如果30年前他的父母没有结婚并生下他，马蒂就不会存在。

穿梭于未来和过去之间

可如果马蒂不存在的话，又怎么会阻止父母相遇？如果父母正常结婚并生下他，又会回到故事的开头……那么，问题来了：马蒂到底会不会消失？要知道，先有原因才会有结果，这被称为 “因果律”;时间旅行却会打破因果律，带来各种各样的混乱，因此许多科学家都认为回到过去的时间旅行是不可能实现的。

世界在分裂

这些矛盾似乎将回到过去的时间旅行彻底否决了，但我们仍有一线希望。或许我们的世界并非独一无二，而是拥有无数个“副本”的存在，它们就是平行世界。

今天出门带不带伞？你带了伞，正常地来到教室上课;

宇宙可能是个由10个空间维度与1个时间维度组成的11维世界。

你没带，则被淋成“落汤鸡”。写没写作业？写了第二天平安无事，没写的话，会被老师批评留堂……我们的一举一动、不同的选择都会导致不同的结果。

全球有70多亿人，再加上自然环境、宇宙空间中数不尽的不确定事件，无数的选择和偶然也会带来无数不同的结果，让世界“分裂”成无数个平行世界，它们既相似又有区别。在不同的平行世界里，你可能是学渣，也可能是学霸;你长大后可能成为普通老百姓，也可能成为有名的科学家。如果平行世界存在，回到过去的马蒂就等于进入了一个平行世界，他的行为使这个平行世界的马蒂消失了，但不属于这里的他将平安无事。