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1、时间驳论与时间悖论：时间旅行与时间悖论——关于时间虫洞的深入探讨

时间自古在人们的思维认知里总是如溪流一样缓缓地不停向前流淌，一去不返，直到上世纪初一个科学理论完全颠覆了人们的认知，这个科学理论就是相对论。

爱因斯坦从迈克耳逊-莫雷实验得到的光速在各个方向上一致，并不受经典速度叠加影响的事实出发，推导出来洛伦兹变换，根据洛伦兹变换，时间和空间尺度都不是恒定不变的，时间居然是可以变快变慢的。根据实验结果推导出的洛伦兹变换公式，当物体运动越来越趋近于光速，时间会变得越来越慢，这样根据推论，当运动达到光速时，时间就停止了……那么问题来了，假如速度再快一点点，超越光速会怎么样？时间会倒流吗？

推理很合理，逻辑没毛病，但是爱因斯坦两手一摊“你另请高明吧，相对论不适合你”，因为狭义相对论已经推论出物体运动不能超光速，如果要强行讨论超光速，那么，相对论就不对了，不能用了……

因此，狭义相对论里实际上并不存在时间倒流问题，虽然理论本身不限制时间方向，但由于加入了光速的限制，这是相对论的基础公设，因此也就不可能产生时间倒流了。

普通物体运动的光速极限

那么文章可以结束了吗？不，我们还有广义相对论呢……

广义相对论就厉害了，由于时空会弯曲，会产生各种时间循环和时间穿越的时空结构，并且不同于狭义相对论，这些结构在理论上是允许的，也就是在广义相对论里，时间确实是可以倒流的……嗯，正确的表述应该是在广义相对论里确实可以逆时运动，也就是逆着时间箭头的方向运动。

但是广义相对论里时间倒流的方式太多了，一篇文章写不完，所以我只挑了其中的一种情况来讨论——时间虫洞。

虫洞

虫洞最早由弗拉姆从广义相对论引力场方程求得，后来由爱因斯坦和罗森重新得到并发扬光大，再后来由惠勒和他的学生继续研究，再再后来更多的人参与到虫洞的研究，各种各样的虫洞从理论里得到，但为了简化问题，我虚构了一个时间虫洞，也就是连接同一空间两个时间点的虫洞。虽然时空虫洞也可以实现时间穿越，但操作起来太烧脑了，我智商低，还是考虑单纯的时间虫洞吧………下面是脑洞时间，前方高能！

我们假设这样一个虫洞，它连接你的房间的现在和三天后，也就是说它的空间跨度为0，而时间跨度为3天的两个时空点。如果你从A口进去，就会去到3天后，如果3天后的你从B点进去，就会回到现在。那么这样会发生什么？会有两个我相遇吗？这显然不可能，为什么不可能我稍后详细说明。那么这样一个时间虫洞为什么不会导致两个我相遇呢？

首先这个虫洞需要是个稳定存在的虫洞，如果不是稳定存在，而是一闪即逝那我们就没什么好讨论的。然后它的时间跨度是恒定的，就是它始终是连接着相隔3天的两个空间点。基于这两点，我们可以获得这个虫洞的一些特性，这个虫洞应该是在空间上随时间位移的。也就是随着时间推移，这个虫洞会始终保持连结，并且始终保持相隔3天的时间距离。

所以，当这个虫洞出现在你面前时它的开口是通向3天前的还是通向3天后的就已经确定，如果你所处的开口是通向3天后的，那么你在洞口旁等上3天再进去，它依然是通往3天后的，也就是虫洞开始出现的6天后……你会发现这样悖论就不会出现了，因为你不会遇上从3天后的未来回来的你……

房间里的时间虫洞

请等等，我得先解释一下为什么会是这样的，我们拿时空虫洞来分析一下，比如《星际穿越》里的那个，它更像是一个空间虫洞，但一般情况下它应该是一个时空虫洞，当那个虫洞在50年前出现在土星旁以后，它就连接了土星旁与仙女星系的中心黑洞旁的时空，而它与土星的相对位置并不会因土星和太阳系公转而发生变化，也就是当土星公转，它会随之公转，当太阳系公转，它也随之公转，它的开口并不会在空间上发生相对位移，但它会随时间位移，这是从狭义相对论就能得出的，因为任何物体不能同时在空间上和时间上保持相对静止，因此既然虫洞在空间上相对不动，就必然在时间上漂移，不然随着时间推移它就只能一闪即逝了。也就是虫洞开口如果在空间上保持相对不变，是会随时间飘移的，但开口的性质不会变化，比如空间虫洞会始终连接着相距数250万光年的两个空间，而不会飘到别的空间去。因此只要你看见的虫洞出现时开口是到达3天后的，那么它就一直是通往3天后的。

星际穿越里跨越250万光年的虫洞

那么现在可以回到刚才虚构的时间虫洞了，在你面前出现的有可能是通往3天前的开口吗？我认为不可能，因为在广义相对论里，时空中只有一个你，你的世界线（你在时空中的运动轨迹）只有一条！而虫洞的两个开口在时空中是同时出现的，那么只有一个开口处会有你。而这个开口一定是通向3天后的，否则你的世界线就会出现分岔，3天前会出现两个你。

那么情况可能是这样的，当你进入通向3天后的时间虫洞的开口，你会在3天后的房间出现，那个房间并没有你，因为那个世界的你已经在3天前消失了，所以在那里你不会遇到自己。那如果你在三天后待上一天，再从三天后的虫洞进去会怎样呢？你会回到三天前的房间，也就是第一次进入虫洞的一天后（比如你第一次穿越是在6月1日，你穿越到3天后的6月4日，然后待了一天在6月5日进入虫洞就会返回到6月2日）。这个时候的世界里你在一天前就穿越了，所有并没有你，因此你同样不会遇到自己。这样似乎不会产生悖论。

然而，这种情况下是因为我们假设了只有你一个人，但是三天后的世界是真实的世界，它应该是有别人的，那如果你到了三天后的6月4日，然后找到你的姐姐，然后带着她一起进入虫洞会怎么样呢？她会跟着你回到三天前，然而三天前的世界你姐姐并没有穿越，因此那时也有你姐姐，结果两个姐姐在同一个时空相遇了……

带着姐姐一起穿越虫洞，悖论又产生了

这显然是不允许的，那问题出在哪里呢？我猜就出在我们前面定义的这个虫洞的性质上，我们假设了这个时间虫洞跟空间虫洞一样是双连通的，也就是能过去也能回来，这在空间上没毛病，但是一到时间上就不对了，因为现实中我们并不能在时间像在空间上一样前后移动，我们只能向一个方向移动，这就是大家常听说的时间箭头的方向。既然现实的时间只能朝一个方向，凭什么认为在时间虫洞里就能朝两个方向呢？

因此，当我们把时间的单向性加入到时间虫洞的性质里，问题就不存在了：你从6月1日进入虫洞，到了6月4日，然后带上你的姐姐进入虫洞，结果到了三天后的6月7日，这样任何人都不会产生两条世界线，任何人也不会遇上他（她）自己。

而且这样的虫洞同时避免了一个怪诞的情况：当你从6月1日进入虫洞到6月4日，在那里待上3天后进入虫洞回到6月4日后发现6月4日的虫洞开口反向了……因为你是从6月7日进入虫洞返回6月4日的，那虫洞的开口应该是通向未来的，然而你第一次从6月1日穿越到6月4日时，那虫洞开口应该是通向过去的，那6月4日的虫洞究竟是通向过去还是未来？……难道产生两个历史了？显然相对论不玩多历史那一套。而当加入了时间单向性，这样的问题就都不存在了。

2、时间驳论与时间悖论，时间到底是客观存在还是虚幻概念

我今天没有时间，改天再联系吧！

时间过得太快了，一转眼又要过年了！

你这样做简直是在浪费时间。

好想回到过去，重温那些美好时光，弥补那些当年因为自己的无知留下的遗憾！

……

相比每个人生活中都会有上面类似的经历，时间无时无刻不在影响着我们的日常生活。

但你有没有想过：

时间到底是什么？

时间是真实的客观存在还是虚幻的概念？

为什么时间只会一直向前？

时间会停止或者逆转吗？

时间和熵有些怎样的关系？

在宇宙的演化史上，时间扮演着怎样的角色？

……

关于时间的本质，有太多未解之谜等着我们去解答。

但或许是因为我们对时间太“熟悉”了，“熟悉”到认为它是理所当然的存在，所以忽视了时间的本质，也不愿意去探索它的本质。

接下来一起探索时间的本质，它是真实的存在吗？

“现在是什么时间？”

我们经常会这样问。得到的答案一般都是这样的：下午两点钟等等。

这里的时间到底是什么呢？是像物质这样的客观实体，还是我们凭借经验创造出来的虚幻概念呢？

时间到底是什么？

4岁的小孩会问这样的问题，最伟大的科学家也同样比追寻问题的答案。

首先我们来看一下古人对时间这个概念的定义。

古代哲学家柏拉图认为时间是天体运动周期的变化，他的学生亚里士多德认为时间是前后变化的次数。

古人对时间的定义中最核心的是“变化”两字。

而如果你问身边的人，恐怕也很可能离不开“变化”两字。

即便是伟大的爱因斯坦，对时间的定义给人感觉也像是在逃避。

时间是钟表测量的东西！

这就是他给出的答案。

为什么连最伟大的科学家也不能给出让我们满意的答案？

莫要苛求科学家。事实上出现这种问题太正常了。

有太多最基本的问题摆在我们面前，看似简单，其实不然。

比如说生命和意识的本质，宇宙的大小和起源等等。

所以，给时间一个准确的定义，真的很难。因为我们对时间的感知早已经根深蒂固，时间将我们的过去，现在和将来联系起来，而我们一直在时间的长河中奔向未来。

而对于物理学来讲，时间只是一种元素而已。物理学中的“运动”概念也包含着时间的概念。

说了这么多，时间到底是什么？是一个维度吗？

目前的物理学告诉我们，时间的确是一个维度，就像空间维度一样。

因为时间维度的存在，我们可以而且必须从过去穿越到未来。

过去的每个瞬间就像一张照片，每一张照片都是静止的，而正因为有了时间的存在，很多静止的照片才能连接起来形成动态的画面，就像我们每天观看的电影那样。

每一张照片的存在都依赖于前一张照片，而每一张照片意味着每一个时刻，所以每一个时刻的存在都依赖于前一时刻发生了什么，这就是因果关系。

同时，科学家也可以根据目前的时刻推测接下来的时刻会发生什么，这也是大自然法则的工作原理。

作为一个维度，时间和另一个维度“空间”有些惊人的相似之处。

时间和空间统一起来简称“时空”，时空很有可能是更大的统一体的一部分而已。

也就是说，时空并不是维度的全部，很可能存在其他我们不得而知的维度。

物体可以在空间维度来回移动，同样地，也可以在时间维度移动，而且必须在时间维度移动。

因为时间和空间是有机的整体，不可分割，时间和空间都不可能孤立存在。

甚至你可以把时间看做是空间的一个维度。反之，你也可以把空间看做时间的一个维度。

在爱因斯坦的时空观里，时间和空间就像两个不同的矢量，两者合成之后是永恒的光速（具体为什么会这样，可以参照我之前的文章，这里不再详述）。

在四维时空里，万事万物其实都在以光速飞行（注意是“四维时空”，而不是“三维空间”，这很重要）！

关于时间的第二个问题，时间只能一直向前吗？它会停止甚至逆转吗？

回到过去，是很多人梦寐以求的事。在很多科幻小说和电影当中，都有穿越过去的故事情节，让人看起来热血沸腾。

但大自然似乎有它的偏好，它只喜欢时间一直向前。

但问题来了，“时间向前”到底是什么意思？为什么只会向前？

一百多年前，科学家玻尔兹曼提出“熵”的概念，解决了上面的问题。

熵，是事物混乱程度的度量。熵越大意味着越混乱无序，熵越小越有序。

而纵观整个宇宙，熵总是无情地变大，也就是说，宇宙万事万物总是朝着无序的方向发展。这在热力学第二定律中体现得淋漓尽致。

举个通俗的例子，房间几天不打扫，肯定是会变混乱的，因为熵增大了！

你可能会说，打扫完房间不就干净了吗？这时候房间的熵不是变小了吗？

确实如此！但事实上你在打扫房间的过程中释放了大量热能，这会造成更大的无序（当然不是房间的无序）！

还有，如果有人不小心打碎了你的杯子，也不必生气，因为这个行为也只是遵循了大自然法则，只是让大自然法则进程加快了而已！

熵的这种无情地增大，另一个表现形式就是时间的无情流逝。

在宇宙形成之初，也就是宇宙大爆炸瞬间，熵最低，也就是说，当时的宇宙最有序。

很难想象宇宙诞生之初无数个信息文件如此整齐有序地堆积在无限小的奇点里！

这听起来太不可思议了，到底是怎么实现的呢？

科学家们提出了多元宇宙的概念，我们的宇宙只是多元宇宙的一部分，宇宙大爆炸也不是开始。

举个通俗的例子。你的房间打扫得很干净（熵低），但整个小区的环境非常混乱无序（熵高），两者并不矛盾。

而你的房间就相当于“我们的宇宙”，小区就相当于“多元宇宙”。

关于多元宇宙，科学家们还提出一种更具颠覆性的思想。

认为多元宇宙其实是“静态宇宙”，那里根本不存在所谓的时间，一切都是平等静止的，没有过去现在和将来。

但是问题来了，没有时间的静态宇宙中如何诞生一个有时间流动的宇宙呢？（比如我们的宇宙）

科学家们的解释是这样的，宇宙中发生的任何事件都没有因果关系，一切都只是随机的波动，就像在量子世界里那样，一切都只是偶尔发生，而且从概率上分析，一切又都必然会发生！在将来遥远的某天，或许人类真的飞出我们的宇宙，或许只有等到那个时候，猛然回首，才会突然顿悟：原来时间是这么回事，也太简单了！

但对于目前的我们来讲，无论如何都逃脱不了时间无情地向前流逝的客观事实，宇宙万物都会朝着无序迈进。

当熵值达到最大时，意味着宇宙的终结，那那个时候，时间将不复存在，一切将变得毫无意义可言！

人们对时间本质的研究不会停止，因为它就像“魔鬼”一般缠绕着每个人。

如果世间存在着永恒，那就是时间！

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