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不少近现代物理学家都曾对现实进行过预言，诸如牛顿、爱因斯坦、霍金等。这其中最经典的人物可能要当数爱因斯坦，几乎在任何一个有关现代物理学和部分天文学研究中都能看见爱因斯坦的影子，爱因斯坦真的这么厉害吗？  了不起的爱因斯坦 事实上，爱因斯坦不仅厉害，后续一半的物理研究都是基于爱因斯坦的成果逐步进行发展。最经典的便是广义相对论了，广义相对论下的时空研究给人们带来了新的思考方向，同时打破了牛顿的绝对时空观。甚至从侧面推动了量子力学的发展，爱因斯坦与玻尔的竞争也促进了物理学的各方面研究。  爱因斯坦与玻尔是物理界的一对天才 关于他的科学预言在当时并不被所有人看好，直到今天人们才知道爱因斯坦的伟大。引力波、红移、时空扭曲等等都曾是爱因斯坦基于广义相对论下的预言。不过还有一则预言也是关于时空的。  不愧是20世纪最伟大的物理学家 这则预言具体说了什么？它是否能够像其他科学预言一样成为现实呢？时空预言下的宇宙会是什么样子？本文接下来将从闭合类时曲线、时间旅行下的量子力学、热力学、广义相对论这几个方面来解答这些问题，为什么科学家不希望这个还未实现的预言成为现实？ 不可能的穿越这则预言整体来看是基于广义相对论的研究得到的，严格来讲是爱因斯坦提及到了时空穿梭的可能性，也便是后来我们所说的时间旅行。  你有想过来一场时间的旅行吗 广义相对论下的时空背景和相对时间坐标表明，不同速度下，不同时空下的物体，它所面临的时间是不一样的。简单来讲就是时间的流逝感受，但什么是时间？ 我们可以从热力学定律这个方向来解释，热力学定律揭示了物体能量、热量的转移。这种运动变化让我们可以通过物体的能量流失感受到时间，在热力学下，所有物体的运动都可以表现为一种热量流失。  热力学属于物理学的分支 比如说逐渐熄灭的炭火，人们通过对炭火的热量流失感觉到事物的运动变化，这种变化让我们可以理解到过去和现在的差异。这种差异后来我们称作为时间，在牛顿的绝对时空下，这种变化是固定的。  在古代也常用一炷香来表达时间 但爱因斯坦的广义相对论却揭示了这其中的不同关系，实际上物体的时间变化并不是绝对不变，速度是影响时间变化的关键。在相对时空的前提下，我们都知道速度越快，物体的时间流逝得越慢。随着物体的速度逐渐接近光速，它的时间便会越来越慢，当物体拥有光速时，时间便会静止。关于广义相对论的研究，科学家们认为时间旅行也许存在某种可能。  速度是决定性因素 不过这里需要肯定的一点是，物体的运动不可能超光速，因为越接近光速所需要的能量就越大，成为光速需要无限的能量，因此超光速不存在，物体也不可能达到光速，只有不断接近光速。只有光子这样拥有静态质量的物质才能进行光速运动，不过这种运动实际上是一种信息传递。 后来爱因斯坦与玻尔的量子力学争论中也在批评玻尔提到的量子纠缠，因为这种超距传递能够存在类似超光速的运动。量子纠缠由于不可预知和不可观测性导致，量子纠缠不能合理地解释物体这种超光速运动。  爱因斯坦把量子纠缠称为“鬼魅”一样的超远距离作用 时间闭环中的循环穿越基于广义相对论的研究，科学家认为想要解释这种可能存在的时间旅行需要量子力学的帮助，并在“闭合类时曲线”中扎到密度状态的时间演化方程。因为在量子力学中，自洽解存在于所有时间机器配置和初始条件中。那么什么时闭合类时曲线（CTC）呢？ 实际上这是在数学物理学中的一种表现形式，它是洛伦兹流形中的世界线，是时空中的“闭合”物质粒子，并能返回其起点。如果CTC存在，那它们似乎能够暗示时间倒流的理论可能性。在闵可夫斯基空间中，物理学家在狭义和广义相对论中，拟定了单个事件发出并向各个方向传播的闪光穿过时空的路径，并将其称作为光锥。  光锥的表示 （上光锥同时包含其他空间位置，不包含x=0在未来的时间，包括更早的时间；下光锥则是平面空间光锥特征，它包含的所有时空坐标都有较晚的时间） 一个光锥代表一个物体在当前状态下任何可能的未来演变，或者在当前位置的情况下每个可能的位置。在这个模拟中，一个物体未来可能的位置受到该物体可以移动的速度限制，这个速度的最大限制则是光速。  光速是299792458米/秒,也就是30万公里每秒 在“时空度量”的演示中，光锥在时间上指向前方，这对应于一个对象不能同时在两个位置，或者它不能立即移动到另一个位置的常见情况。而在这些时空中，物理对象的世界线根据广义相对论的定义，它表现在时间上。但这种方向仅适用于“局部平坦”的时空，如果是其他时空则会出现倾斜变化。 而在极端的例子中，具有适当高曲率度量的时空中，光锥倾斜可以超过45度。这意味着潜在的“未来”位置，从对象的参考系来看，这些位置与外部静止框架中的观察者是类似的空间。因此从这个外部观点来看，物体能够在空间中瞬移，并且这种情况物体必须移动。  光锥的概念 因为它现在的空间位置不会在它自己未来的光锥中，另外，如果有足够的倾斜度，从外部来看，有些事件的位置处于“过去”中。通过它对自己的空间轴适当移动，那么物体似乎穿越了从外部看到的事件。 所以，如果能够设置这样的一种光锥便可以在自身上循环，创建闭合的类似曲线。那么物体就应该循环移动，最终返回到它一开始的地点和时间。但要是物体是以自由落体状态运作，那么可以在这个循环轨道中反复返回时空的同一点。 模拟图 尽管回到原来的时空位置只是一种可能，但该物体未来的光锥可能包括时间前后的时空点，从这个模拟推测中得到的结果便是可能存在的时间旅行。但科学家并不希望这种可能的模拟出现，这是为什么？ 禁止穿越很明显这会开启“祖父悖论”，祖父悖论的出现导致因果关系彻底混乱，时空会出现破坏。CTC的特点在于它开启了一条与更早期无关的世界线可能性，因此无法追朔到更早原因的事件。 祖父悖论由法国科幻小说作家赫内·巴赫札维勒提出 一般来讲，因果关系要求时空中的每个事件都在静止帧中有其原因，用广义相对论的研究来讲，决定论在类空间柯西曲面（可以详询洛伦兹几何）上陈述了宇宙的完整性。 然而在CTC中由于因果关系被破坏，同一个事件可以与其原因同时发生。换句话说，一个事件可能会导致其本身出现。举一个不恰当的例子，如果人在这个循环轨道中出现，那么他可以同时看见自己的存在和死亡。 人在循环轨道中能同时看到生与死 还好，这种可能性非常大的模型不仅科学家不希望它发生，就连目前的物理学研究也不允许。熵增揭示了时间是在向前进行的，事物为了维持自身的状态必须存在能量，但这种能量需要热量进行维持，熵的增加表明时间只能向前不能流动。这就好比一滴墨水滴入水中会扩散，随着运动状态的不断增加，墨水最终会和水融合，你没办法将它重新复原成初始的那滴墨水。 墨水进入水就回不去最初的墨水 因此这种可能存在的闭合类世界曲线在当前的宇宙模型里不存在。另外随着量子力学的深入，目前CTC模型被要求不能违反量子力学的基本规律以及时间反演对称性。尽管通过广义相对论可以得到这种模型的数学结论，基于真实的物理时空场论来讲，它应该是不存在的。 很明显，至少以目前的科学研究来看，科学家们并不希望爱因斯坦的预言实现。无论我们想利用它做什么，或者仅仅只是看一眼过去，但过去的终究已成历史。熵增也在告诉我们，事物运动应该向前，而不是往后。从哲学的角度来看，无法改变的过去或许是一种遗憾，但我们更应该活好当下。 |
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