为了纪念神秘博士诞生60周年，BBC一本正经的讨论了时间旅行的问题。

一直以来，科幻小说家和物理学家都对向过去和未来跳跃的能力着迷不已，那么，真的有可能穿越吗？

《神秘博士》可以说是最著名的时间旅行故事之一。和《时间机器》和《回到未来》一样，这部剧还探索了访问过去和航行到未来的诱惑和悖论。

在电视剧中，博士乘坐 “塔迪斯（Tardis） “穿越时空。”塔迪斯 “是一种先进的飞船，可以穿越时空到达任何地方。更为人所知的是，”塔迪斯 “打破了我们对物理空间的理解，内部比外表看起来要大。

让《神秘博士》能够穿越时空的塔迪斯，有一个标志性的外观。由于伪装系统故障，外形变成了一个老式的英国警亭。在剧中，伪装功能被称作变色龙回路，这是一个令人痛心的错误，因为变色龙变色主要是为了互相发出信号，而不是为了伪装自己。

虽然时间旅行是《神秘博士》的基本要素，但编剧从未试图将 “塔迪斯 “的能力建立在任何类似现实世界的物理学基础之上。谁抱怨这一点都应该去看病，《 神秘博士》具有童话般的特质，并不追求成为现实主义的科幻小说。

但在现实世界中呢？

我们能否制造一台时间机器，穿越到遥远的过去，或者向前看到我们的曾曾曾孙？要回答这个问题，需要了解时间究竟是如何运作的，物理学家对此还很不确定。

到目前为止，我们可以肯定地说，穿越到未来是可以实现的，但穿越到过去要么非常困难，要么绝对不可能。

让我们从爱因斯坦的相对论说起，相对论描述了空间、时间、质量和引力。相对论的一个重要成果是，时间流并非恒定不变。根据具体情况，时间可以加快或减慢。

英国约克大学的天体物理学家艾玛·奥斯本说：”这就是时间旅行可以出现的地方，在科学上是准确的，而且会对现实世界产生影响。”

例如，如果你以极快的速度旅行，时间就会流逝得更慢，不过你需要开始接近光速，这种影响才会显著。这就产生了 “双胞胎悖论”，即两个同卵双胞胎中的一个成为宇航员，以接近光速的速度在太空中飞驰，而另一个则留在地球上。宇航员会比在地球上的双胞胎衰老得更慢。

英国牛津大学量子物理学家弗拉特科·维德拉尔说：”如果你旅行回来，你确实比双胞胎兄弟年轻。”

当斯科特在太空中呆了几个月时，他和留在地球上的双胞胎宇航员兄弟马克·凯利相比，确实年轻了那么一点点，尽管速度并不接近光速，但确实。

同样，如果你身处黑洞等强引力场中，时间也会流逝得更慢。奥斯本说：”你的头比你的脚衰老得更快，因为地球引力在你的脚下更强。”

《神秘博士》第 10 季大结局 “世界与时间”就采用了这一设定，第十二任博士和他的朋友们被困在一艘靠近黑洞的飞船上。在飞船前部，也就是更靠近黑洞的地方，时间流逝得比后部更慢。

这就意味着，从博士的角度来看，飞船后部的一小群赛博人能够在几分钟内发展成一支庞大的军队。这种重力对时间的影响也出现在电影《星际穿越》的情节中。

在我们的日常生活中，这些相对论效应微乎其微，难以察觉，但确实会影响我们用于全球定位系统（GPS）的卫星。

奥斯本说，”上面的时钟比地球上的时钟走得快”，因此必须不断重新调整，”如果我们不这样做，谷歌地图每天就会出错大约 10 公里。”

相对论意味着我们有可能穿越到未来。

确切地说，我们甚至不需要时间机器，只需要以接近光速的速度旅行，或者在强烈的引力场中度过一段时间。在相对论中，这两种行为本质上是等价的。无论哪种方式，你都会体验到相对较短的主观时间，而在宇宙的其他地方，时间则会过去几十年或几百年。如果你想看到几百年后发生的事情，就可以这样做。

相比之下，时间倒退看起来要困难得多。

加拿大圣凯瑟琳斯布洛克大学的理论物理学家巴拉克·肖沙尼说：”这有可能也有可能不可能，我们现在拥有的只是不充分的知识，可能是不充分的理论”。

相对论为时光倒流提供了一些选择，但这次的选择更加理论化。加拿大滑铁卢周长理论物理研究所的理论宇宙学家凯蒂·麦克说：”人们试图找到重新排列时空的方法，让时间旅行回到过去成为可能。”

一种方法是创建一条封闭的类时间曲线：一条穿越时空、自我循环的路径，沿着这条路径走的人最终会发现自己又回到了开始的那个时间和地点。逻辑学家库尔特·哥德尔在 1949 年的一项研究中发表了对这种路径的数学描述，随后又有许多人发表了类似的描述。

然而，由于多种原因，这种方法看起来并不乐观。

维德拉尔说：”我们不知道宇宙中是否存在这种情况。这真的是纯理论的，没有证据。”

我们如何才能制造出这样的东西，也一点不线索都没有。美国加利福尼亚州查普曼大学的哲学家艾米丽·阿德拉姆说：”即使我们拥有比现在强大得多的科技力量，我们似乎也不太可能有目的地创造出类似封闭时间的曲线。”

维德拉尔说，即使我们能做到，我们也不想这样做。他说：”你实际上是在一遍又一遍地重复同样的事情。”

《神秘博士》的经典剧集《天赐》中也使用了类似的设置，在这一剧集中，博士在数十亿年中重复着同样的几个小时。不过，这并不涉及封闭的时间曲线，而是重复使用传送器。

与此类似，在 1991 年的一项研究中，物理学家理查德·戈特用数学方法，描述了两个 “宇宙弦 “以相反的方向互相移动的荒诞场景。根据他的计算，这将创造出环绕这两根弦的闭合时间曲线。

这听起来很方便，但我们在哪里能找到一对宇宙弦呢？根据一些理论，可能在宇宙早期形成的假想现象。目前还没有发现过这种。

麦克说：”我们没有任何理由相信宇宙弦的存在。即使它们真的存在，如果能发现两条平行整齐运动的宇宙弦，那也将是令人难以置信的幸运。我们没有理由相信这种事情会发生”

相对论似乎还允许另一种现象：虫洞。

从理论上讲，时空有可能像纸张一样被折叠起来，从而在相距甚远的两点之间打通一条隧道，创造出一条捷径。维德拉尔说：”在广义相对论中，虫洞理论上是可行的。”

然而，问题很快又出现了。首先，我们没有证据表明虫洞确实存在。奥斯本说：”数学上已经证明它们可以存在，但物理上是否存在却是另一回事。”

更重要的是，如果虫洞真的存在，寿命也会非常短暂。奥斯本说：”虫洞通常被描述为两个互相连接的黑洞。这意味着虫洞会有一个非常强烈的引力场，会在自身引力的作用下坍塌”。

真正的虫洞也会非常微小。一个人，甚至一个细菌，都无法通过虫洞。

理论上，这两个问题都可以解决，但这需要大量的 “负能量”。这可能发生在最微小的范围内，在比原子还小的空间内。奥斯本说，能量场必须具有整体正能量，但其中也可能存在微小的负能量。她说：”你想要的是这些局部负能量的微小区域得到扩展。我认为这无论如何都是不可能的。”

维德拉尔总结道： “这听起来不像是一个非常现实的建议”。

相对论描述的是人类和星系等大型物体的行为，而量子力学描述的是非常小的物体，特别是比原子更小的粒子，如电子和光子。在这些亚原子尺度上，物理学的运行方式与我们的直觉相悖。

量子领域研究中出现的一个奇特现象是非局域性。一个地方的粒子状态发生变化，会瞬间影响到其他地方的另一个 “纠缠 “粒子，爱因斯坦称之为 “远距离幽灵作用”。

阿德拉姆说，诺贝尔奖得主的研究已经 “多次通过实验证明了这一点”。

阿德拉姆说：”很多物理学家对非局域性的可能性非常不满。这是因为，要实现瞬时效应，信息必须以超过光速的速度从一个地方传递到另一个地方。这应该是不可能的。”

对此，一些物理学家提出了解释实验的其他方法。这些解释摆脱了非局域性，但这样做却扰乱了我们对时间的理解。

阿德拉姆说：”你不会产生瞬时的非局域效应，而只是把效应发送到未来，然后在某个时刻它又会掉头回到过去。这看起来是瞬时的。但实际上，效果会经过一段旅程，进入未来，然后再返回。”

这种解释似乎引入了 “回溯性”：即未来的事件会对过去产生影响。这有悖于我们的直觉。我们想象事件是直线发生的，从过去到现在再到未来。在这些奇特的量子环境中，信息可能会穿越到未来，然后又回到过去。

首先要注意的是，这种对实验的解释远未被普遍接受。许多量子物理学家认为，引入逆向性与引入非时空性一样令人不安，甚至更糟。

即使 “时光倒流 “是真实存在的，也可能无法帮助我们成为时间领主。阿德拉姆说：”时光倒流与时间旅行并不完全是一回事。”

阿德拉姆说，”首先，我们对非时空性的观测都涉及微小数量的粒子。将其放大到一个人，甚至更小的东西，比如一张纸，都将是一个巨大的挑战。”

阿德拉姆说，我们甚至无法向过去发送信息，”溯及既往的特性被它的实现方式非常具体地隐藏了起来”。

通过思考一个实验可以最好地理解这一点。假设亚当在实验室里进行了一次测量。然而，他得到的结果取决于贝丝稍后进行的测量。换句话说，贝丝未来的实验控制着亚当过去的实验结果。

不过，这只有在贝丝的实验销毁了亚当所做所见的所有记录时才有效。

阿德拉姆说：”从某种意义上说，你是在向过去发送信号，但前提是你必须销毁所有发生过的事情的记录。你无法实际利用这一点，因为你必须销毁成功发送信号的记录”

就这样。根据我们目前对宇宙的理解，我们有可能穿越到未来，但穿越到过去可能是完全不可能的。

剩下的唯一漏洞是，我们所依据的理论并不完整。相对论和量子力学对宇宙的某些方面非常有效，但它们也并不兼容。这表明我们需要一种更深层次的理论来统一这两种理论，但尽管经过几十年的努力，我们还没有这样的理论。肖沙尼说：”在我们拥有这种理论之前，我们无法确定。”

当然，我们也可以从另一个角度来看待这个问题：在你阅读这篇文章的时间里，你已经穿越到未来七分钟左右了。

举手之劳，咱不客气。