大家好，我是史蒂芬·霍金，物理学家兼宇宙学家，差不多也算是个梦想家。尽管我不能活动，只能依靠电脑来发声，但在思想上我是不受限制的。我能在脑海里自由探索宇宙，并提出一些终极问题，例如：时间旅行可行吗？人类能打开通向过去的时光之门或发现通向未来的捷径吗？我们最终能利用自然法则成为时间的主人吗？
“通过虫洞，科学家能看到自己一分钟前的样子，但如果他利用虫洞朝他先前的自己开上一枪将会发生什么事呢？照说他现在肯定是已经死了，那到底是谁开枪了呢？”
时间旅行以前被认为是科学上的异端邪说。因为害怕被贴上“怪人”的标签，我以前经常避免提及此类话题，但最近我变得不像以前那样谨慎。实际上，我与那些建起巨石阵的古人有些相似，我被时间迷住了。如果我有一台时间机器的话，我会去拜访正处于花样年华的玛丽莲·梦露，或者会一会正在将望远镜对准天空的伽利略，也许我还会旅行到宇宙的终点，去看看我们的宇宙传奇是如何走到末路的。
要了解时间旅行可能性存在的原因，我们需要与物理学家一样，在四维上看待时间。时间并不如听起来那样的坚不可摧。每一个稍微留心点的小学生都知道所有的物理对象，甚至包括坐在轮椅上的我，都存在于三维空间，一切事物都有宽度、高度和长度的概念。
但还有另外一种长度的概念，即时间的长度。人可以活到八十岁，巨石阵的石头可以耸立数千年之久，太阳系则更会延续几十亿年的时间，所有事物都有时间和空间上的跨度。在时间中旅行意味着要穿过这个四维空间。
要解释这到底意味着什么，我们必须从最基本东西的开始，让我们先想象一下日常的汽车旅行吧。以一条直线开车，就是在作一维旅行；右转或左转则意味着第二维被加了进来；在崎岖的山间小路上开得颠上颠下意味着有了高度，现在我们就在三维空间中旅行了。但到底怎么才能在时间中穿梭呢？我们能在四维时空中找到一条前行的道路吗？
现在请大家稍微回味下科幻，就一小会。时间旅行类的电影通常会描绘一种巨大的高能耗机器，这种机器能在四维时空中创造出一条道路来，即贯穿时间的隧道；一位英勇无畏还略带点傻气的时间旅行者，也不知道作了什么样的准备，就踏入了时间隧道，出现在了谁也说不清楚的年代。这种时间旅行的概念也许有点牵强附会，与现实出入很大，但这种想法本身并不算太疯狂。
物理学家们也一直在思考时间隧道的问题，但角度有所不同。我们想知道在自然法则的约束下，通向过去或将来的大门是否有存在的可能性。事实上，我们认为这些大门存在，而且我们还为他们取了一个名字：虫洞。实际上，虫洞无处不在，只是小到了看不到的地步。虫洞太小了，它们一般出现在时空的角落和裂缝中。说到这里，也许你会觉得有点难以理解，没关系，听我继续往下说。
爱因斯坦相对论所预言的虫洞是一种理论上的“通道”或捷径，它连接了时空中的两个地点——看上去就像是一幅3-D地图的等高线，负能量将时空推入通道，在另一个宇宙出现。虫洞只是一种假设，没有人真正见识过，但在一些电影中，虫洞经常被当成是时间旅行的隧道，如电影《星际奇兵》（1994）和《时光大盗》（1981）
这个世界上没有什么是平坦或固形的，只要你凑到足够近的地方，你都可以看到孔洞和褶皱，这是一个基本的物理原理，也同样适用于时间。即便光滑如台球的东西也会有细小的裂缝、褶皱和孔洞。在三维空间里这很容易证明是正确的，但我认为这一点对于四维同样适用。时间也有细小的裂缝、褶皱和孔洞。把尺度缩小到极限，比分子和原子还要小的地步，我们就会获得量子泡沫，虫洞就存在于量子泡沫中。贯穿于时空的微小隧道或捷径在这个量子世界中不断形成和消失，循环往复，这些通道实际连接了两个独立的空间和两个不同的时间。
不幸的是，这些现实时间隧道的尺度只有一厘米十的三十三次方分之一，人类是无法穿越其中的——但由此可以引申出虫洞时间机器的概念。一些科学家们认为可以通过捕获一个虫洞并将其扩大很多倍，从而允许人类甚至是宇宙飞船进入。
如果拥有足够大的能量和足够先进的技术，人类也许可以在太空中构建一个巨大的虫洞。虽然不敢担保这一定会在将来实现，但如果真出现这样的机器，那它将是一件无比非凡的装置。虫洞的一端可以靠近地球，另一端则可以在某些遥远的星球上。
理论上，时间隧道或虫洞能做到的不止是将我们带至其他星球上，如果它们的两端都位于同一个地方，再以时间代替距离，这样一艘飞船就可以在靠近地球的地方进进出出，它们可以穿越至远古时代。也许恐龙会目睹这艘飞到侏罗纪时代的飞船正在着陆呢。
人类历史上最快的人造交通工具是阿波罗10号，它的速度达到了40233公里/每小时，但要穿梭于时间之中，人类需要比它再快上2000多倍才成
现在，我意识到在四维空间中思考问题并不是一件容易的事，虫洞是一个很棘手的概念，能把人绕到头大，但我必须坚持下去。我已经构思了一个简单的实验，来揭示人类是否现在或将来能够通过虫洞进行时间旅行。我喜欢简易的实验，就像喜欢香槟一样。
因此我将这两种我最喜欢的事物结合到了一起，以检验穿梭于未来和过去的时间旅行是否可行。
请大家设想一下，如果现在我正在开派对欢迎来自未来的时间旅行者们，但问题是在派对开始之前我并没有将这件事告诉任何人，于是我起草了一份邀请函，在上面注明了派对所处时空的精确坐标。我希望将这些邀请函多复制几份，使得这些信息可以经历几千年的历史不丢失。也许在未来的某一天，某些人发现了这些邀请函上的信息，继而使用虫洞时间机器回到过去参加我的派对，向我们证明时间旅行在未来的某天将会成为可能。
也许说话间，我的时间旅行者朋友就会到来，五，四，三，二，一，连个人影都看不到。惭愧至极，我还希望至少能来个未来的宇宙小姐呢。为什么这样的实验不会成功呢？一个原因可能是通过时间旅行回到过去存在一个众所周知的难题，即悖论。
悖论是一个很有意思的话题，最著名的悖论通常被称为祖父悖论，但我这里有一个全新的简易版本，我称之为疯狂科学家悖论。
我讨厌电影里所描绘的那种疯狂科学家形象，但在我所举的例子里，科学家的确是疯了。这个疯狂的家伙不惜搭上性命也要创造一个悖论，为此他建成了一个虫洞，这个时间隧道只能回溯到过去一分钟的时间。
电影《星际迷航》中的一幕，霍金正在几位来自于过去和未来的客人正围坐在桌子旁：爱因斯坦，生化人Data和牛顿（从左至右）
通过这个虫洞，科学家能看到自己一分钟前的样子，但如果他利用虫洞朝他先前的自己开上一枪将会发生什么事呢？他现在肯定是已经死了，那到底是谁开枪了呢？这时候悖论就出现了，谁也说不清楚。这种情形会让宇宙学家作噩梦的。
这一类的时间机器已经违反了统治整个宇宙的基本法则——作用原因本该在作用效果之前发生，而不是反过来的。我相信从事物本身出发并不能否定自身，因为如果这样的话整个宇宙将不可避免的陷入混乱之中。因此我认为存在一种防止悖论出现的机制，科学家永远不会处于自己朝自己开枪的境地背后，肯定有某种未知原因。既然是这样，我很遗憾的说，虫洞本身就是个难题。
终于我意识到，由于反馈的存在从而导致这样的虫洞是不可能存在的。大家有没有去过摇滚演唱会的现场？如果去过的话，你所见识到的那种尖利噪音即是反馈。引发反馈的原因很简单：声音进入了麦克风，通过电线传输到扩音器处被放大，再由喇叭播放出来。但如果喇叭播放的声音再次进入麦克风，又会开始一圈一圈的循环，经过每次循环后声音都会被增强，最终这种反馈将会摧毁整个声音系统。
这样的事情也会发生在虫洞之中，但虫洞中反馈的不是声音而是辐射。一旦虫洞扩张，自然辐射就会进入其中，以无限循环结束，经过反馈后的辐射强到足以摧毁虫洞。因此，尽管微小的虫洞的确存在，有朝一日人类也许会使其膨胀到足够大，但是因为有反馈的存在，因此作为时间机器来使用的虫洞不会持续很长时间，这就是为什么没有人从未来准时前来为我的派对捧场的真正原因所在
任何企图通过虫洞或其他方式进行时间旅行回到过去的想法都是不可能实现的，因为有悖论的存在。这太令人悲哀了，似乎回到过去是一个不可能实现的梦想，这让那些企图捕猎恐龙的猎手们感到沮丧，不过也让历史学家松了一口气。
但故事并非到此就结束了，并非所有的时间旅行都是不可行的，我对某些时间旅行还是充满信心的，比如说前往未来。时间如同一条向前流动的河流，我们每个人都被无情的时间洪流裹挟着前行；但时间还拥有河流的另外一个特点，即在不同地点的流动速度也不一样，这一点对于未来之旅殊为关键。爱因斯坦曾在100年前首次提出这种相法，他意识到时间在某些地方会慢下来，而在另一些地方又会加速前行。爱因斯坦的想法绝对是正确的，其证据就在我们头顶之上的太空中。
环球定位系统或简称为GPS，是一个围绕地球运转的卫星网络，专门用来进行卫星导航的。但除了干好本职工作之外，这些卫星还揭示了一个关于时间的秘密：时间在太空中比在地球上运行得要快。虽然每颗卫星都是一台异常精确的计时器，但它们每天还是会偏差十亿分之三秒。系统需要对这种漂移进行修正，否则这种微小的变动就会扰乱整个系统，使地球上的GPS装置每天产生9.6公里的偏差，可以想象这将会造成多大的破坏。
但问题的根源并不在于时钟，它们跑得快是因为时间在太空中运行得更快。引起这种离奇效应的原因在于地球本身的质量，爱因斯坦意识到物质会拖延时间，使它减速下来，就像河中的水流变缓一样。物体的质量越大，它就会将时间拖得越慢。这个惊人的事实让我们未来之旅的实现有了可能性。
就在距我们26000光年的银河系中心，存在整个银河系最重的物体——超级黑洞，它用自身的引力将400万个太阳压缩成一个单点。离黑洞越近，引力就越强，强到甚至光线都不能逃离。黑洞亦会将这种戏剧性的效应作用于时间之上，它会把时间拖延到很慢的地步，这种能力是银河系中其他任何物体所难以望其项背的。于是，黑洞就成为了一台天然的时间机器。
我喜欢去设想一艘宇宙飞船应该如何通过环绕黑洞飞行创造点奇迹来。如果地球上的一个太空机构正在遥控飞船进入黑洞，在他们看来，绕黑洞一圈只需要很短的时间，比如说就算16分钟吧，但对于那些飞船之中的勇士们来说，可就不止16分钟这么短暂了，越接近黑洞，时间就走得越慢。黑洞拖延时间的效果可比地球的引力作用要强出很多，每绕上16分钟的一圈，船员们的时间都会变慢一半，他们实际只经历了正常时间的8分钟。
大型强子对撞机的内部
他们绕了一圈又一圈，等远离黑洞的时候，他们每个人实际上只经历了一半的时间。飞船和船员们经历了一趟时间之旅。设想一下，如果飞船绕黑洞飞了5年，但实际上10年已经过去了，当船员们回到家时，地球上所有的人都比他们多经历了5年时光。
因此，我们可以说一个超级黑洞就是一部时光机，当然，它不具备实用性。超级黑洞比虫洞优越的地方在于它不会引发悖论，而且它也不会因为反馈的叠加而自毁。但对于人类来说，超级黑洞相当危险，首先它的距离遥远，其次它不会将我们带至非常遥远的未来。幸运的是，还有另外一种时间旅行的方式，这可能是人类建造真正时间机器最后的希望所在，也是最佳的机会所在。
要想作时间旅行，你的速度必须得快起来，非常的快，避免被黑洞吞噬所需的速度已经很快了，但你的速度得比这还要快，因为我们的宇宙有另一个奇怪的特性，即存在宇宙速度限制，上限为光速，每秒30万公里，任何事物都快不过光速。这是在科学界已被确认的著名定理之一。说出来也许你不相信，以接近光速的速度旅行就可以被传输到未来。
为了更好的解释时间旅行的原理，先让我们虚构一个科幻式的运输系统。设想一下，有一条环绕地球的轨道，一辆超快火车行驶在上面。现在，随着这俩虚拟火车的速度越来越接近光速，我们将看到它是如何变成一架时间机器的，火车上的乘客将人手一张去向未来的单程票。火车开始加速，越来越快，很快它将地球绕了一圈又一圈。
接近光速意味着火车围绕地球旋转的速度极快，一秒就是七圈。但不管火车消耗掉多少能量，它就是达不到光速，因为有物理定律在约束着它。不过我们可以假定火车已经很接近终极速度了，于是现在一些不寻常的事情发生了：与接近黑洞相似，火车上时间前进的速度变慢了，车内的一切事物都处于慢动作之中。
这种情况的发生保护了光速限制，原因很简单：设想有一个小孩在火车车厢里向前奔跑，当他的前进速度加上火车运行的速度，是否就意味着他不经意间就轻松突破了光速的限制呢？答案是否定的，自然定律通过减慢车厢里时间的前进速度来防止这种可能性的出现。
现在他就是跑得再快也突破不了光速，因为时间会被减慢到足以保护这个速度限制的地步，由此出发，我们认为，可以通过乘坐这样的火车经过多年旅行而进入未来。
如果火车在2050年1月1日出发离站，绕了地球一圈又一圈，经过了100年以后，它最终停在了2150年的新年。因为火车上时间的前进速度变慢，因此虽然火车行驶了100年，但车上的乘客只经历了一个星期。等下车时，他们将会发现世界已经变了个样。只用一个星期的时间，这些乘客就通过时间旅行进入了100年后的未来。当然，人类也许很难制造出如此高速的火车来，不过也不用沮丧，事实上，我们已经建造了与超速火车类似的机器，它就是位于瑞士日内瓦欧洲核子研究中心世界上最大型的粒子加速器。
该加速器位于地下深处，通过一个26公里长的环形隧道在瞬间将无数微粒从0加速到2.7万公里每秒的速度。随着能量的增加，粒子的速度越来越快，最终达到每秒环绕隧道11000次，基本接近光速。但与火车一样，这些粒子的速度永远达不到光速，只能达到极限速度的99.99％。当达到如此速度时，这些微粒就开始了时间之旅。例如，有些寿命极其短暂的粒子如兀介子在一般情形下，十亿分之25秒就会衰变，但在被加速到接近光速时，它们的寿命延长了30倍。
其实就是这么简单，只要速度足够快，我们就能进入未来。我认为获得高速的唯一办法就是进入太空。人类历史上最快的人造飞船是阿波罗10号，它的速度达到了40233公里/每小时，但要穿梭于时间之中，人类需要比它再快上2000多倍才成。我们需要的飞船要比阿波罗10号大得多，那将是一架真正的巨型机器，飞船只有足够大才能携带很多的燃料，在以全速行驶六整年的时间，我们才有可能加速到接近光速。
刚开始加速很缓慢，因为飞船又大又沉，但它会逐渐加快速度，并飞出很远的距离。一个星期飞船就可以飞出太阳系之外；两年后它将达到一半光速，远离太阳系；再过两年飞船速度将达到光速的90％，此时它已飞出地球48万亿公里之外，终于在发射后的第四年，飞船开始了时间旅行。现在飞船每经历一个小时，地球则要经历两小时，这种情形与环绕巨型黑洞飞行相似。
再经过两年的全力冲刺后，飞船的速度将达到光速的99％，此时飞船上的一天在地球上就将是一年了，飞船真正驶入了未来。
时间变慢还有另一个好处，即理论上我们能够以有限的生命穿行出惊人的距离，以这样的速度到达银河系边缘只需要80年。但这种时间旅行真正让人感到惊讶的地方在于它揭示了我们的宇宙到底有多奇妙：在这个宇宙中，不仅不同的地点时间运行的速度不相同，而且还有微小的虫洞一直存在于四周。随着对物理本质了解的不断加深，总有一天，人类会成为真正遨游在四维时空的旅行家。
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