第1个回答 2022-06-24
时空穿越，这对于科幻电影、穿越小说来说绝对是一个经久不衰的创作题材，但绝大多数科幻电影，穿越小说都没有科学依据的，例如打开月光宝盒穿越，睡了一觉穿越，还有被雷给劈穿越了，这实在是太无厘头了，不过我们偶尔也能看到有一些电影、小说中进行穿越的情节多少体现了一些“科学原理”，最典型的就是速度超越光速后发生了穿越，这个原理出至于爱因斯坦狭义相对论中的时间膨胀效应，通俗点说就是物体运动速度越快，其时间流逝速度就越慢，当物体的运动速度无限接近于零时，物体的时间流逝就接近于静止，时间与速度转换的公式如下
看到了爱因斯坦的这个公式，一些科幻电影的编剧们如获至宝，既然运动速度等于光速可以使时间静止，那么不就相当于物体的运动速度超过光速，就可以实现时光倒流了吗？但事实上，利用速度超越光速实现时光倒流并不是源于爱因斯坦的狭义相对论，反而这个论断与狭义相对论产生了激烈的矛盾，爱因斯坦创建狭义相对论的前提就是光速不变，物体运动的最快速度就是光速，一旦实现了超越光速，那么整个狭义相对论的理论基础就将被推翻，而且超越光速这个论断从数学角度上也是讲不通的，因为我们将速度大于光速的值带入公式的话，得到了解是一个虚数，虚数是没有任何现实意义的。
可能读到这里，大家会产生这样的问题：既然穿越光速永远都实现不了，那么是不是时光倒流只能是人类一个美好的愿望呢？
其实也不尽然，作为创建相对论的爱因斯坦本人来说，爱因斯坦虽然不同意穿越光速的这种说法，但是爱因斯坦认为在理论上通过其他方式是可以实现时光倒流的。
根据爱因斯坦的广义相对论，四维时空会因为引力的作用而发生弯曲，所以说我们生存的四维时空并不是平坦的，而是弯曲、波浪起伏的，引力越大，时空弯曲的程度也就越大，所以在引力极大的地方，有很大的可能产生类时闭合曲线，也就是时空被引力弯曲成了一个圆圈，有点像莫比乌斯带的形状，1949年，数学家哥德尔通过广义相对论公式计算出了一个解，这个解从物理意义上来说就是一个时空闭环，也就是类似于莫比乌斯带的形状的类时闭合曲线在理论上是可以存在的，数学家哥德尔的这个数学发现引起了爱因斯坦的极大兴趣，爱因斯坦发现这个时空闭环与自己预测的虫洞理论具有异曲同工之妙，如果人类在这个时空闭环上进行运动，可能在人类运动了一圈之后发现时间竟然比开始运动时还要早！
好吧，既然从数学理论上是可以实现时空穿越的，那么当人类科技发展到一定程度时，真的可以把这种时空穿越的设想实现吗？
并不是不可能，但是难度极大，第一点，类时闭合曲线只能发生在引力极大的地方，目前来说人类能探索到的宇宙范围内不会存在类时闭合曲线，但是根据爱因斯坦的质能方程（E=mc²）的解释，质量（引力）与能量是可以相互转化的，如果人类利用能量人为的开辟一条类时闭合曲线以供时空穿越使用呢？
想要利用能量开辟一条类时闭合曲线从理论上讲也是可行的，但是究竟需要多少能量？估计将太阳整个生命周期所释放的能量在一瞬间释放，也只能实现纳米级别的类时闭合曲线，这个距离人类是无法使用的，而且我们还需要大量的反物质去维持类时闭合曲线内部的平衡，难度可想而知，退一万步来讲，就是人类科技真的发达到可以创造出如此大的能量，而且也掌握了使用反物质控制时间虫洞的技术，但是进行时光穿越后仍然会面临很多逻辑上悖论，例如：如果人类真的可以实现时空穿越，那么就一定会将来的人穿越回到过去，那就是我们生存的今天，但为何我们目前没有发现一个从未来穿越回来的人呢？还有一个关于时空穿越著名的外祖母悖论，这些逻辑上的悖论如果不得到解决的话，时空穿越只能是作为人类的一个美好的愿望而存在了。
参考文献：《中国大百科全书》74卷，物理学 词条：狭义相对论
《时间的形状—相对论史话》