在狭义相对论中,随着物体运动速度不断接近光速,物体的时间就会变得越来越慢,直至接近静止。当你乘坐一艘以0.9999c的速度飞行的飞船离开地球,飞船上的一年将相当于地球上的六十年。一年后回到地球,你会发现熟悉的人都老了,从某种意义来说,你到达了未来。
科幻作品中更加常见的场景是利用超光速回到过去。根据相对论公式,当速度超越光速,时间得到的结果是一个虚数,虚数在物理上代表的意义并不明显。大家很自然地认为虚数代表了过去,因为时间维度是单向的。然而可以的是,这种想法只是人们的一厢情愿,因为这违反了相对论的基石。任何有质量的物体和信息的运动速度不可能超越光速,这需要无穷大的能量。
在广义相对论中,时空不是平坦的而是被弯曲成各种形状。现在假若时空被弯曲成一条莫比乌斯带,则我们沿着时空绕一圈,发现自己回到了过去。在时间简史这本书中,霍金把这种圈环称为类时闭合曲线。这是广义相对论提供的时间旅行方案。其实这种时空环正是爱因斯坦发现的虫洞的某种特性。也是比较靠谱的一种时间旅行的方案。
聊聊莫比乌斯带,它具有一些非常有趣的特性。比如沿着中间剪开,发现变成了一个大圆,再剪开,又成为了两个相互嵌套的圆,再剪开,变成了四个互相嵌套的圆......再比如一笔就可以在两个面上画满。还有更有趣的一点就是通过莫比乌斯带可以转换左手系和右手系。当然莫比乌斯带只是二维的,那么有没有三维的呢,答案是有,那就是克莱因瓶。三维的莫比乌斯带可以转变三维的左手系和右手系,这就非常有趣了。
时间旅行者的悖论
祖母悖论,回到过去杀死了祖母,那如何会有你自己?你又如何回到过去?
几种解决方案
自由意志丧失说,历史已经发生了就无法改变,你即便回到过去也丧失了自己的意志。
只能看不能摸假说
多历史假说,你影响的历史和我们的历史不是同一个。你改变了一个历史,会分裂出一个新的世界。这种最疯狂的假若却获得了最多的支持,霍金在他的《大设计》中明确表示了对这种理论的支持。这种理论也是现在大热的平行宇宙的情况。为什么这种理论获得如此大量的支持呢?这是有道理的,原因就是量子物理的影响,可以参考量子物理关于双缝实验的解说。
《三国献面记》中,主人公们回到过去导致了曹操的死亡,当他们回到现在时发现历史并没有改变,一切还是那么自然,然而当他们回忆历史的时候,与我们这个历史确实有了差别。也就是说历史被改变了,主人公来到了一个新的宇宙。这里有两个问题,第一,主人公的记忆为什么会改变?第二,主人公为什么还存在?这里我先解答第二个问题,根据多历史假说,主人公改变了历史,在这一个节点分裂出了无数个世界的可能性,在这无数个世界中,存在一个世界,主人公仍然存在,于是他可以回到了那个他仍然存在的世界。也就是说,只有那个世界,主人公可以回去。而在那个世界中的主人公自然有着不同的记忆,他的记忆是没有曹操的历史。
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