編輯：LRS
懷舊空吟聞笛賦，到鄉翻似爛柯人。
「爛柯人」講的是晉朝一個叫王質的人上山砍柴，就看了一會别人下象棋，發現斧子已經爛了，回到家竟已過了數百年，和他同一時代的人都不在了。
但這個神話故事存在很多疑點，數百年的時光去哪了？王質進入了時空蟲洞嗎？要是再多看一會下棋，豈不是都穿越到2021年了？天上一天，地上一年有科學道理嗎？
不少人也是在爛柯人的故事中感慨和幻想着「時空穿越」。
好消息是，愛因斯坦的相對論提供了一種穿越時空理論上的可能性，隻需要超越光速或者進入能夠扭曲時間的黑洞中，就能夠穿越時空。
當然了，能否實作是工程上的問題，并非理論實體學家要解決的問題。
壞消息是，時間次元和空間的三個次元實際上是混合在一起的，雖然我們在空間中可以前進和後退，但時間次元上卻無法倒流，這也是宇宙的規則。每當我們想要制造一台時光旅行機器，宇宙就會毫不留情的給你加一條規則。
想超光速進行時間旅行？不好意思，宇宙内不能超越光速。
關于時空旅行的辯論，從實體學一直打到了哲學。
法國科幻小說作家René Barjavel在1943年時提出了著名的「祖父悖論」。
假如你回到過去，在自己父親出生前把自己的祖父殺死，那麼此舉動會産生一沖突的情況：你回到過去殺了你年輕的祖父，祖父死了就沒有父親，沒有父親也不會有你，那麼是誰殺了祖父呢？或者你的存在表示，祖父沒有因你而死，那你又怎麼殺死祖父？
但實體學家對此表示，如果現有理論解釋不了，我就再來一個，于是「平行宇宙」出現了。
當你回到過去殺你的祖父時，你殺的其實是另一個宇宙的人，或者你的這個舉動也可以創造一個新的平行宇宙，而祖父的死隻會使那個平行宇宙的人不再存在，而這個平行宇宙的人則平安無事。
還有一種解釋是，也許能夠進行時空旅行，但你所能做的事實際上受到宇宙的限制，過去的事發生後無法再變，你不能殺死祖父，但你「扮演」一個陌生人給你的祖父和祖母安排一場相親還是沒問題的！
也有哲學家認為，是否時間這個概念隻存在于人類意識中，隻是用來同步人類感官的一種形式。也許錯在我們，把這種主觀概念強加給了宇宙，那關于時間的研究也就沒什麼意義了。
愛因斯坦于1916年在廣義相對論（General Relativity）中首次将引力場解釋成時空的彎曲。把宇宙想象成一個「大床墊」，上面的球越重，産生的凹陷越大，附近的球向他滾動的也越快，看起來就像是被吸引過去一樣。除了空間次元外，床墊上的凹陷也會扭曲球附近的時間。
也就是說，有了廣義相對論，我們就能知道床墊的凹陷程度，根據凹陷程度，我們又能知道床墊上的球如何運動。
為了造出時光機器，實體學家們又提出封閉類時曲線（Closed Time-like Curve, CTC）的概念，試圖找到一條物質粒子在四維時空中的封閉運動軌迹。
也就是說，如果存在一條軌迹，能夠讓粒子在時空中走了一圈後又回到了原點，并且在整個過程中粒子的速度都沒有超過光速的話（也沒法超過光速），不就完成穿越時空了嗎，時光機不就造出來了嗎！
過去幾十年科學家們一直在嘗試解決時間旅行的問題，并且最詭異的是，CTC竟然在理論上是真實存在的！
著名數學家哥德爾發現，如果一個宇宙中充滿了緩慢旋轉的均勻塵埃（uniform dust），由于轉動産生的離心力和引力互相抵消，我們能夠在宇宙中找到纏繞在自己過去時間的軌道，這樣的宇宙也稱為哥德爾旋轉宇宙。
于1916年首次提出的蟲洞（wormhole）也能夠充當時間機器。理論上來說，蟲洞是連結兩個遙遠時空的空間隧道，由星體旋轉和引力共同作用下産生的，雖然蟲洞無處不在但卻轉瞬即逝。迄今為止，科學家們還沒有觀察到蟲洞存在的證據。
1974年實體學家弗蘭克進一步研究發現，如果存在一個無限長的圓柱體，當圓柱體旋轉到接近光速的時候，它的外部時空已經是一個CTC了，如果沿着這個柱子走一圈就會發現自己又回到了原點，還會遇到另一個剛開始準備繞圈的自己。這個柱體也稱為提普勒柱體。
黑洞的内部也是一個相當神奇的地方，同時存在極強的離心力和引力，也有可能産生CTC。
理論存在，實踐開始！（誤）
在廣義相對論的架構下，還有更多CTC的解被研究出來，一次又一次的證明時間機器存在的可能性，但這些解都有着極其特殊的要求，特殊到真實世界中根本達不到要求！
随着實體學的進一步發展，在宇宙微波背景的觀察下，我們隻能絕望的宣布，宇宙并不是旋轉，無限長的圓柱體并不存在，黑洞的内部出現了奇點（singularities，常用的實體學定律在奇點上統統失效），蟲洞的不穩定性甚至無法承受一個光子的通過。
既然造時光機這麼難，那我證明造不了時光機不就行了？
巧的就是，類似于上面的CTC的各種解，實體學家們總能在廣義相對論中找到能夠進行時間旅行的證據，但每次又能在這些方法中找到一些無法達成的條件，似乎上帝還沒有決定好是否給人類開放「時間旅行」的權限？
由于在CTC的研究上沒有取得任何進展，研究人員需要換一種思路來解釋「為什麼時間箭頭隻能向前」？
實體學家的第一反應就是研究基礎粒子啊！但越研究就越困惑，微觀粒子的互相作用竟然都具有「時間反演對稱性」，也就是說一個粒子的運動過程不管是正着看還是反着看都是一樣的。
就像手裡拿着一個蘋果向上抛，以抛作為起始節點，以接住為終止節點錄了一段視訊的話，就算視訊是倒放的，我們也看不出來。
當然，宏觀上是不存在時間反演對稱性的。
由于熱力學第二定律，所有孤立系統都會朝着最大熵狀态進行演化，也就是說不管在宏觀上做什麼，隻要有溫度，微觀粒子就在不停地運動，消耗能量，進而導緻系統的熵（混亂程度）随着時間的一直在不斷增大，兩個系統之間無法進行反演。
有人在屋子裡嗦了個粉，漸漸地屋子裡都是螺蛳粉的味道，在屋子内所有的空氣分子都在不停地運動，熵逐漸增大且不可逆，但空氣中的分子間碰撞卻是時間對稱的。
熱力學的箭頭和時間的箭頭好像突然一緻了起來，是以熵就是時間？人類一直以為的時間概念隻不過是熵增的一個過程？為什麼宇宙是熵增的？
目前我們還沒有觀察到違反熱力學第二定律的現象，但熱力學對時間的解釋隻是「描述了時間不可逆這個現象」，并沒有解釋「時間是怎樣産生的」。
雖然熵的概念在十八世紀中葉就提出來了，但目前也還沒有人證明時間的推移和熵增之間的明确關聯，實體學家們還在各種各樣的概念中尋找靈感去解釋時間，未來也許真的能制造出一個無限長的圓柱體、或者制造一個蟲洞來進行時間旅行？
至少宇宙還沒有明令禁止時間旅行！
關于「穿越時空」的讨論總是讓人興奮，但小編能做的隻是坐等時光機的出現。
參考資料：
https://arstechnica.com/science/2021/11/why-the-expletive-cant-we-travel-back-in-time/