时间旅行一直以来是科幻小说的经典题材,并且引发了无数人对过去与未来的想象。后来随着科学的发展,科学家发现时间旅行并不是一个虚构的概念。在科学理论中,时间旅行其实是可行性的。
爱因斯坦的相对论是时间旅行理论的基石。在早期人们都认为时间和空间是两个独立的观念,直到爱因斯坦的相对论出世后,才发现时间和空间并非是独立存在,而是具有相对性,他会随观察者的速度和引力变化而变化。其速度越快,时间流速就会越慢,其引力越强,时间流逝速度也会越慢,这就是相对论中的时间膨胀效应。
假如你以接近光速的速度旅行时,那么随着速度的增加,越接近光速时间成倍增加,当你以0.99倍的光速时,时间的流逝速度会慢七倍,以0.9999倍光速时,时间的流逝将会慢70倍,达到光速时间将会趋于0,不过话虽如此,但任何有质量的物体都不可能达到光速,因为质增效应带来的影响将会使物体质量无限大。显然无限大是不存在的。
而当你在一个强引力场中同样如此,爱因斯坦的广义相对论告诉我们,引力其实是质量造成的时空弯曲现象,引力越强,时空的弯曲会更加显著,同时时间的流逝速度也会越慢。
这个现象如今已经能通过实验和观测得到了验证:比如GPS卫星定位,我们知道地球表面的引力比在高空轨道上的引力强,这意味着地球表面上的时间流逝比在轨道上要慢。而这一效应必须通过时间膨胀公式进行校正,否则定位会出现错误。
根据相对论可以得知,前往到未来在理论上其实是可以实现的。只要进入强引力场或者以接近光速旅行,通过时间的膨胀就会进入未来,然而,回到过去的时间旅行却是另一个复杂的问题。
根据物理学家的研究,回到过去可能会引发因果关系的混乱,例如“祖父悖论”——假如你可以穿越回到过去,如果在你祖父结婚之前杀死你的祖父,那么没有了你的祖父也就不会有你,而你是如何穿越到过去杀死你的祖父呢。显然这将陷入悖论之中。而这一悖论表明,时间旅行将受到自然法则的限制。
其次根据热力学第二定律表明,时间的流逝是单向的。因为在一个孤立系统中熵无法自发减少,只会从有序走向无序。比如当你打碎一个杯子,它并不会自发的恢复原貌,因为熵增是必然性,这也意味着时间无法逆转。
从以上我们了解到,虽然回到过去从理论上来说是违反了宇宙法则,但前往到过去却是理论可行的。或许在未来,随着科学的不断进步和发现,我们能够实现向前的时间旅行,甚至可能找到其他的方法来穿越时空。但无论如何,这一探索将继续扩展我们对宇宙和时间的理解。