2016年余额即将用完，回首这一年，大家一定有很多想要倒回的时光。
这时候，如果有一个时光机就好啦！不是读书君脑洞大，而是小时候看动画片《多啦A梦》赋予了我们挖脑洞的铁锨 现如今，各种科幻小说、电影甚至电视剧中，时光机比比皆是。（就不吐槽美剧《Heroes》中那乱到让人发麻的时间线了 ）
（认真脸）从物理学角度讲，我们能有可能造一个时光机吗？关于时光机的理论基础真的存在吗？造一个时光机需要具备什么条件以及有哪些注意事项？而从哲学角度讲，进行时光旅行前，也必须解决一大串我们存在，我们是谁，我们去哪的问题
下面的文字，美国德雷克塞尔大学的两位物理学者，就用给出了我们一份关于时光漫游的指南和理论普及课程。准备好了的话，请拿好小本本，我们一起来做笔记吧~
内容选自《宇宙使用指南》（[美国]戴夫·戈德堡 杰夫·布洛姆奎斯特 / [美国]杰夫 布洛姆奎斯特译林出版社2016年5月）
疯狂科学家指定科目：瞬移and时光旅行
你有没有想过骑着恐龙兜风？和沙皇细细品茗？或者在期货交易中大赚一笔？又或者说你是一个杀手机器人，那有没有想过要阻止那个会镇压你机器人暴乱的家伙出生？你需要一个时光机，这可是来之不易的呢。
但时光机真的是不可能的吗？疯狂于建造时光机有什么坏处吗？
想想瞬移技术吧，它是科幻层面的疯狂技术的一个典型代表。问题的关键是，尽管主流漫画书和科幻小说不一定彻底违背科学事实，但很多时候它们不值得费力钻研，这也许是疯狂科学家遇到那么多问题的原因之一。另一个可能的原因就是事实上他们炮制的大部分复杂仪器都严重违背某些定律，并且不仅是受超级英雄的逼迫，有些人是自己多管闲事。
黑洞产生的引力能扭曲时间，也许可以利用起来穿越时空（嘿嘿嘿）
广义相对论告诉我们引力到底是如何起作用的，并正确地描述了类似黑洞之类事物内部模糊的情况。除此之外，我们还将明白时间和空间并没有我们想的那样绝对，并且在黑洞附近事情真的变得非常非常不可思议。
总的来说时间差的存在是真的。越接近庞大的物体时间流逝得越慢。甚至在地球表面的时间也比在外太空流逝得要慢——尽管只慢十亿分之一。也就是说，100年后外太空的时钟与地球上的时钟将会存在3秒的差异。你不必对差异如此之小而感到惊讶，如果差异很大，这将会变成你物理直觉的一部分。然而正如我们将看到的，在事件视界（编者注：事件视界是从黑洞中发出的光所能到达的最远距离，也就是黑洞最外层的边界）附近，这种差异变得非常显著。
我们之所以以黑洞起头，是因为黑洞几乎可以说是肯定存在的。
引力扭曲时间，而黑洞是极妙的引力来源，所以也许可以利用黑洞来穿梭时空。虽然大多时光机的模型并非基于黑洞，但它们简单到我们可以在深入了解宇宙大工程的中的螺丝、螺母和宇宙弦之前，通过某种直觉感知时间是如何被扭曲的。
所以，如果我们要真正建造一个实用的时光机，就需要亲自跳进其中一台时时间变形机器来实地体验一下。
把飞船停在40万光年处，就能用超级望远镜看到现场直播版阿波罗登月
（这也算是时光旅行吧=。=）
在我们开始讨论如何建造一个时光机前，我们应该知道一个好的时光机可能会是什么样的。
如果站在黑洞的附近，白矮星能让你的时钟变慢，因此你穿越时间的速度会比1秒每秒更快。我们可以利用这一点做一个非常不错的时光机穿梭到未来。例如，我们可以建造一个恰好驻扎在黑洞视界外的飞船，盘旋一会后再回来，借此通往未来。
阿波罗登月
然而我们没有办法让自己回到原来的时间，这是一个单程旅行。当然你或许有一些更具体的想法。、例如克里米亚战争或阿波罗登月等等。原则上似乎很容易。比如对于登月，你只要把飞船停在距月球40光年的地方，然后用一个超级望远镜观测就可以了（注：在撰写本书时，登月已经过去大约40年了。所以这个数字很容易算）。问题是要到达离月亮40光年的地方，我们至少需要40年才到的了那里，因为没有什么东西能比光跑的更快。
时间旅行常识准备:别引发蝴蝶效应，比如杀了祖父之类
因此，尽管可以看到过去，我们通常无法看到到自己过去的历史，因为我们没有办法不借助引力作弊使得光倒流。
真的别尝试，否则要杯具
当即使是回溯过往也有许多的限制，而对大多数人来说，一台时光机不仅应该能让自己往回看，也可以影响并可能改变过去。最起码，你希望能回到过去和自己握握手。
广义相对论指出，你可能偶遇自己（或者原则说来是你的祖先）的场景看起来像一个“封闭类时”曲线。正如我们很快会看到，时光机的候选设计与相对论的思想是保持完全一致的，这些设计甚至可能让你遇见更年轻的自己。
但在此之前，我们需要设定一些基本规则。
时间旅行带来的的最明显的一个问题是它似乎可以让你以任何喜欢的方式来改变过去。比如说，想象一下你要做一些十分愚蠢的事情，例如要在你爸爸出生之前杀了你的祖父？你能这样做吗？事后你会发生些什么？当你回到现在的时候，你又会遇见怎样的未来？
杀了你的祖父，你自己就不可能存在，所以你能穿梭时间回到现在看起来似乎是不可能的，因此，你不能杀了你的祖父，诸如此类。
蝴蝶效应向我们保证，不存在既能改变过去，又不用引入平行宇宙的时间旅行。对我们而言，尽管这个解释就是在自欺欺人。一个不在进行时间旅行的观察者会在宇宙中看到人的多个副本，死去的祖父，时间旅行者突然出现在现实生活中或突然消失。在我们看来，这样的结果是非常令人不满意的。
禁止行为第2则：别尝试去改变过去自己的想法
这个也是后果自负系列
二十世纪八十年代中期，莫斯科大学的伊戈尔·诺维科夫开展的关于量子力学和时间旅行的研究，指出了不自洽的历史的概率恒为零。
因此实际的时间旅行可能会是这样的：当你18岁的时候，一个年纪大一些的自己回来了，并给了你一个关于如何建造时光机的总体说明。知道了自己的宿命，你便花了接下来的十年时间来建造它，然后及时赶回过去给自己一个一模一样的说明。
但这就是自相矛盾的所在。如果你试图回到过去杀了自己？或者只是没有给自己关于如何造时光机加以指导？甚至，有没有可能在一开始你就打消了自己建造时光机的念头？
时间旅行给了我们两个令人厌恶的选择。如果你同意多重世界的时间旅行模型，诺维科夫的理论就完蛋了。另一方面，在自洽的宇宙模型中，一个时间旅行者显然不能为所欲为。
我们（也就是物理学界）实际上并没有任何特别好的答案来回答这个窘境。我们只能假设如果物理定律允许进行时间旅行的话，自洽性一定要被遵守。
以被确定的未来为基点的影视剧时间旅行都是胡说八道啊
当大众化的娱乐和时光旅行这个话题搭上会发生什么？总的来说，书籍在保持事物自洽方面做得相当好。比如说经典的《时间机器》，通过编造一个发生在极遥远的未来的故事来避免整体上的一致性问题，以至于即使时光旅行者想改变未来，他也无法做到。其他的像道格拉斯·亚当斯的《银河系漫游指南》系列，是如此显而易见的荒诞，他们说的根本不是时间旅行的故事。
别在改变时间啦！中村广（美剧《超能英雄》里的主要人物之一）
电影《回到未来》海报
一般来说电影和电视做得更差。他们中的大多数（其中最明显的例子是《回到未来》或者电视连续剧《英雄》）选取了还没被确定的未来作为出发点。简直是胡说八道！如果你真的一直都存在，它当然已经被确定了！你目前（或过去）所有采取行动的动机一定是基于已经看到了未来的样子。
作为科幻爱好者（或者普通的科学呆子），当一部电影或电视节目使用时间旅行设置情节时，我们不能只顾着吐槽。然而有时候他们会使用的恰到好处。考虑到这一点，在本章的结尾，机器人杰夫亲自编译出（不全面的）“用两句话总结的时间旅行”。与此同时，一些详细的专题我们都按顺序排好了。在我们继续前行之前，应该警告在过去的大约30年里，试图避免电视和电影被严重剧透那些人。
╭(╯^╰)╮谁说人类不能造时光机？起码已掌握2种理论
设置好所有的基本规则之后，我们终于回到核心问题上了，如何建造一台服从我们所掌握的物理学规律的时光机。
虫洞吧，长这样~
NO.1 虫洞时光机：折叠时间，只能回去看看
广义相对论表明，大质量的物体，如太阳或黑洞会扭曲空间和时间。然而空间的变形是局部现象。我们的意思是，如果你拿一张平整的纸片（平=不扭曲），然后把它卷成筒，一只小蚂蚁在其表面漫步是无法分辨纸片是否被卷起来了。
原则上，我们可以利用空间可以“折叠”的事实来建造时光机。远远地看，虫洞看起来有点像黑洞。从我们的视角来看，在虫洞的另一口可以看到一个球面。然而它不同于黑洞，你离虫洞越来越近时，引力不会跃变越强，人和飞船穿过虫洞时可以不被撕裂。
在我们有确切的间接证据表明有黑洞存在的同时，没有证据显示——无论是直接的还是间接的——虫洞确实存在。然而从广义相对论所知道的是，它们可以存在。
但要请注意！虽然这个时光机能让你回到过去，但是你不能回到过去做任何喜欢的事情，原因之前我们已经讨论过了。总之，过去的事情已经发生了。
我们还有一些其他严格的限制。你不能让时光倒流到时光机建造之前。这可能有助于回答一个老生常谈的问题：为什么我们不会被时间旅行者拜访？因为我们还没有造出时光机呢！
这种设计还有其他问题。举例来说，我们很难维持虫洞的开放，因为每当物质或能量（因为引力会吸引虫洞的边）通过它的时候，虫洞自然而然倾向于收拢。虫洞可能在起作用之前就塌缩了。
我们的结论是：得有好运气才能做出一个虫洞时光机。虫洞可能存在于微观尺度，也可能不存在。但至今没有迹象表明，存在能容纳飞船大小的虫洞，我们也没有任何办法造出虫洞。一旦成功的话，在你或任何其他东西穿越它之前，虫洞随时都会塌缩。
NO.2 宇宙弦时光机：这次能改变历史了，但仍不能穿到时光机制造前
宇宙弦其实很多电影里都出现过啦，现在我们知道学名是神马了~
宇宙弦【编者注：宇宙弦（Cosmic string）是假设性的、理论上可能存在的时空。假设宇宙弦是成立的，在不同时空产生第一阶段变化时，在域边界取得了的两个地区之间的那个“弦”】和“弦论”的“弦”关系不大（或根本没有），除了它们都类比于小孩子们平常玩的橡皮筋。它们非常地密集，无论是无限长或折叠成一个圈。也许你会猜测它们是否产生了巨大的引力场，正因为如此，它们也极大地扭曲了空间。
1991年，普林斯顿大学的理查德·戈特发展了一个宇宙弦基础上的时光机模型，并对他的“爱因斯坦宇宙中的时光穿梭”模型进行了一个极为精彩的描述。
在广义相对论中，两点之间的最短路径是直线并不总是对的。事实上，我们可以利用这个结论来做一些有趣的事情，包括“超光速”旅行。比如说，假设在地球和遥远的Quagnar七号星球中间有两根排好的宇宙弦。
因为宇宙弦把他们身边的空间和时间扭曲了，实际上绕着弦走比从弦中间走会更快。如果在起飞的同时，笔直地发射一束激光到中心区域，即使他只能达到99.9999％的光速，他的飞船也会先于激光到达。
我们假设这也是一种时间旅行，但不是特别有用那种。如果以接近光速运动，我们能将宇宙弦从纸上谈兵变成实用的时光机。
在这种情况下，他能穿越时空回到过去，在他离开前和自己握握手，且以任何时间旅行法则所允许的方式改变历史。当然，还是有一些重要的注意事项。比如对虫洞时光机而言，他仍然不能回到时光机建造之前。
另外还有一个重要的物理难题。没有观测证据表明宇宙弦实际是存在的。如果它们不存在，建造它们会很困难（假设不是不可能的话）。从一方面来看，这种特殊的设计要求宇宙弦是无限长的，要花费无限的时间才能建造一个无限量的宇宙弦。另外，将巨大的弦加速到接近光速还存在一些现实的问题。
我们的结论是：我们不喜欢用“不可能”这个词，我们只不过是说一个宇宙弦时光机是一个相当巨大的挑战。
广义相对论版本时光机:随意溜达吧，历史无法改变
开心了~word哥，大胆的去旅行吧
在这一天要结束的时候，你能建造一个时光机了吗？
你？几乎可以肯定不可能。
对一个超文明而言在物理上是否可能？或许吧，但时光机是强烈依赖于对类似虫洞、奇异物质、或宇宙弦以及管理和使用这些巨大能量的技术的存在。
然而，也有一些非常现实的制约条件。用广义相对论设计的每个实用的时光机已经有两个内置的安全机制。首先，时光机只允许你访问时光机被发明之后时间。第二，也许是更重要的，所有的一切必须遵循诺维科夫定理：即宇宙就只有一个历史版本。
换句话说，大胆地去穿越时间旅行吧。当你返回的时候，现在这一时刻仍然会等着你。
（感谢译林出版社授权并提供文字）
|关于书|
作者: [美国]戴夫·戈德堡 杰夫·布洛姆奎斯特 / [美国]杰夫·布洛姆奎斯特
出版社: 译林出版社
副标题: 何在黑洞旋涡、时间悖论和量子不确定性中幸存
原作名: A User's Guide to the Universe : viving the Perils of Black Holes, Time Paradoxes, and Quantum Uncertainty
译者: 朱晓睿 / 李剑龙
出版年: 2016-5
