自从1895年的科幻小说《时间机器》出版后,人来对时间旅行这一概念的想象和探索就从未停止,在历史中穿越几乎成为和飞天一样,成为人类最希望通过科技手段实现的梦想。
要讨论时间旅行的可能性,首先必然要理解时间本身,这一点对现在的物理学来说依然是一个难题。作为日常生活的一部分,也作为一个基本的物理单位,时间看似无处不在,却又虚无缥缈,难以定义。而在爱因斯坦的相对论提出前,经典物理学眼中的时间概念正是这样一个无需多想,更无法改变的客观存在,时间旅行更是不具备讨论的意义。
狭义相对论首先指出了时空不再是固定的,当物体高速运动时,它自身周围的空间会收缩,时间会减缓,越接近光速,这一效应就越为明显。实验已经证实在飞机上的时钟的确比在地面上走得更加慢,尽管彼此差距在宏观层面上微不足道,这一现象也率先成了大部分作品时间旅行的依据:根据公式当物体运动速度超过光速后,时间常量会变成负值,也即是所谓的时间倒流——然而狭义相对论本身早早枪毙了这种可能性,物体速度本来就不可能超过光速,在这个前提外的公式是不适用的。
同样的情况在广义相对论中也有体现,爱因斯坦进一步指出引力场本身同样会影响时空,导致时间变慢。而宇宙中一些大质量的天体,如中子星或是更之上的黑洞都有可能在周围造成明显的钟慢效应,于是同样激发了不少创作者的想象力,认为黑洞内部就是天然的时间通道——同样遗憾的是目前的物理学也早早拒绝讨论黑洞内部的情况,已知的物理定律在黑洞内部,或者说奇点处失效,也就不具备进一步讨论的价值。
结论是:严格上来说,目前的物理学是否认时间旅行的可能性的,在时间轴上我们只能按照其既有的方向前进,无法倒退,停止或是跳跃,而为何时间这个物理量具备如此特殊的性质,科学至今无法给出一个确切解释,因为这显然已经接近了物理学的终极规律。人类大脑的记忆,热力学第二定律,宇宙的膨胀速度,这几项能够反映时间流逝方向的存在也正是解决时间问题的关键因素,目前的科学家们正在尝试一些实验来突破已知的结论。,如在微观尺度下验证一些超高速运动的粒子是否能够把信息传递给过去,而一旦真的所有收获,物理学必然也会得到新的定义甚至迎来全新的革命。