关于过去和未来旅行的故事早就吸引了我们的想象力，但是时间旅行的可行性是一个棘手的问题，它使人们深刻理解物理学家关于 “时间”的含义。

现代物理学告诉我们，时间虽然看上去很好理解，但却是我们宇宙中最神秘的方面之一。 爱因斯坦彻底改变了我们对时间的理解，即使经过修正，一些科学家仍在思考时间是否真正存在或者时间仅仅是“顽固的持久幻想”（正如爱因斯坦所说的那样）的问题。无论时间是什么，物理学家（和小说家）都发现了一些有趣的方法来操纵它，考虑以特殊的方式越过它。

时间和相对论

尽管在H.G.威尔斯的《时光机》（1895）中有所提及，但直到爱因斯坦的广义相对论（1915年发布）发布，真正有关时间旅行的科学研究才出现。 相对论以4维时空来描述宇宙的物理结构，包括三个空间维度（上/下，左/右和前/后）以及一个时间维度。 根据上个世纪的大量实验证明的相对论，引力是响应物质的存在而使时空弯曲的结果。 换句话说，在给定某种物质结构的情况下，宇宙的实际时空结构可以发生对应的改变。

相对论的一个惊人的结果是，运动会导致时间以不同的方式流逝，该过程被称为时间膨胀，在经典的孪生悖论中表现得最为显著。在这种“时间旅行”的方法中，你可以更快地进入未来，但实际上没有任何退路。（有一个小小的例外，但在本文后面会有更多的内容。）

早期的时间旅行

1937年，苏格兰物理学家W.J.vanStockum首次应用广义相对论，为时间旅行打开了大门。把广义相对论方程应用到一个无限长、密度极高的旋转圆柱体（像一个无穷无尽的理发店旋转灯箱）。这样一个巨大物体的旋转实际上产生了一种被称为“帧拖动”的现象，也就是说它实际上在拖拽着时空。van Stockum发现，在这种情况下，你可以在四维时空中创建一条路径，并且开始和结束于同一点，这就是所谓的封闭类时曲线，这是允许时间旅行的物理结果。你可以乘坐太空船出发，沿着一条能让你回到刚出发的那一刻的路径前进。

虽然结果很有趣，但这是一个相当不自然的情况，所以没有太多关注。然而，一种新解释即将出现，并且争议更大。

1949年，数学家科特·戈德尔——爱因斯坦的朋友，普林斯顿大学高级研究所的同事——决定解决整个宇宙旋转的问题。在哥德尔的解中，时间旅行实际上被方程所允许…如果宇宙在旋转。旋转的宇宙本身可以起到时间机器的作用。

如果宇宙是旋转的，就有办法探测到它（例如，如果整个宇宙是旋转的，光束会弯曲），到目前为止，证据是一边倒，没有任何形式的宇宙旋转。所以，时间旅行再一次被否定。但事实是宇宙中的一切确实在旋转，人们又看到了可能性。

时间旅行和黑洞

1963年，新西兰数学家Roy Kerr利用场方程分析了一个旋转黑洞，称为Kerr黑洞，发现方程结果允许一条路径穿过黑洞中的虫洞，避开了中心的奇点，并从另一端出去。正如理论物理学家kip thorne多年后认识到的那样，封闭类时曲线也存在这种情况。

20世纪80年代初，卡尔·萨根在写1985年的小说《接触》时，向基普·索恩提出了一个关于时间旅行物理学的问题，这启发了索恩研究利用黑洞作为时间旅行手段的概念。索恩和物理学家sung won kim一起意识到（理论上）存在一个黑洞，有一个虫洞将它连接到空间中被某种形式的负能量打开的另一点。

但有虫洞并不意味着有时间机器。假设你可以移动虫洞的一端（“可移动端”）。你把可移动端放在宇宙飞船上，以接近光速将其射入太空。时间膨胀（我答应过它会回来）开始了，活动端所经历的时间比固定端所经历的时间要短得多。假设你把可移动端移到地球的未来5000年，但可移动的一端实际只过了5年。所以你在2010年离开，比如说，到了7010年。如果穿过活动端，实际上会在2015年从固定端跳出来（因为5年过去了）。这是怎么实现的？

事实是虫洞的两端是相连的，无论相距多远。在时空中，两端基本上还是“近在咫尺”。由于可移动端只比离开时多五年，穿过它会把你送回固定虫洞的另一端。如果有人从公元2015年的地球通过固定的虫洞，他们会在公元7010年从可移动端出来。如果有人在2012年踏进虫洞，他们最终会在旅行途中的某个地方登上太空船。

虽然这是对时间机器最合理的描述，但仍然存在一些问题。没有人知道虫洞或负能量是否存在，也没有人知道如果它们确实存在，如何用这种方式将它们组合在一起。但这（理论上）是可能的。

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3. thoughtco-f2003911

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