大家好，我是史蒂芬·霍金，物理學(xué)家兼宇宙學(xué)家，差不多也算是個(gè)夢(mèng)想家。盡管我不能活動(dòng)，只能依靠電腦來發(fā)聲，但在思想上我是不受限制的。我能在腦海里自由探索宇宙，并提出一些終極問題，例如：時(shí)間旅行可行嗎？人類能打開通向過去的時(shí)光之門或發(fā)現(xiàn)通向未來的捷徑嗎？我們最終能利用自然法則成為時(shí)間的主人嗎？

“通過蟲洞，科學(xué)家能看到自己一分鐘前的樣子，但如果他利用蟲洞朝他先前的自己開上一槍將會(huì)發(fā)生什么事呢？照說他現(xiàn)在肯定是已經(jīng)死了，那到底是誰開槍了呢？”

時(shí)間旅行以前被認(rèn)為是科學(xué)上的異端邪說。因?yàn)楹ε卤毁N上“怪人”的標(biāo)簽，我以前經(jīng)常避免提及此類話題，但最近我變得不像以前那樣謹(jǐn)慎。實(shí)際上，我與那些建起巨石陣的古人有些相似，我被時(shí)間迷住了。如果我有一臺(tái)時(shí)間機(jī)器的話，我會(huì)去拜訪正處于花樣年華的瑪麗蓮·夢(mèng)露，或者會(huì)一會(huì)正在將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)天空的伽利略，也許我還會(huì)旅行到宇宙的終點(diǎn)，去看看我們的宇宙?zhèn)髌媸侨绾巫叩侥┞返摹?/span>

要了解時(shí)間旅行可能性存在的原因，我們需要與物理學(xué)家一樣，在四維上看待時(shí)間。時(shí)間并不如聽起來那樣的堅(jiān)不可摧。每一個(gè)稍微留心點(diǎn)的小學(xué)生都知道所有的物理對(duì)象，甚至包括坐在輪椅上的我，都存在于三維空間，一切事物都有寬度、高度和長度的概念。

但還有另外一種長度的概念，即時(shí)間的長度。人可以活到八十歲，巨石陣的石頭可以聳立數(shù)千年之久，太陽系則更會(huì)延續(xù)幾十億年的時(shí)間，所有事物都有時(shí)間和空間上的跨度。在時(shí)間中旅行意味著要穿過這個(gè)四維空間。

要解釋這到底意味著什么，我們必須從最基本東西的開始，讓我們先想象一下日常的汽車旅行吧。以一條直線開車，就是在作一維旅行；右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)則意味著第二維被加了進(jìn)來；在崎嶇的山間小路上開得顛上顛下意味著有了高度，現(xiàn)在我們就在三維空間中旅行了。但到底怎么才能在時(shí)間中穿梭呢？我們能在四維時(shí)空中找到一條前行的道路嗎？

現(xiàn)在請(qǐng)大家稍微回味下科幻，就一小會(huì)。時(shí)間旅行類的電影通常會(huì)描繪一種巨大的高能耗機(jī)器，這種機(jī)器能在四維時(shí)空中創(chuàng)造出一條道路來，即貫穿時(shí)間的隧道；一位英勇無畏還略帶點(diǎn)傻氣的時(shí)間旅行者，也不知道作了什么樣的準(zhǔn)備，就踏入了時(shí)間隧道，出現(xiàn)在了誰也說不清楚的年代。這種時(shí)間旅行的概念也許有點(diǎn)牽強(qiáng)附會(huì)，與現(xiàn)實(shí)出入很大，但這種想法本身并不算太瘋狂。

物理學(xué)家們也一直在思考時(shí)間隧道的問題，但角度有所不同。我們想知道在自然法則的約束下，通向過去或?qū)淼拇箝T是否有存在的可能性。事實(shí)上，我們認(rèn)為這些大門存在，而且我們還為他們?nèi)×艘粋€(gè)名字：蟲洞。實(shí)際上，蟲洞無處不在，只是小到了看不到的地步。蟲洞太小了，它們一般出現(xiàn)在時(shí)空的角落和裂縫中。說到這里，也許你會(huì)覺得有點(diǎn)難以理解，沒關(guān)系，聽我繼續(xù)往下說。

愛因斯坦相對(duì)論所預(yù)言的蟲洞是一種理論上的“通道”或捷徑，它連接了時(shí)空中的兩個(gè)地點(diǎn)——看上去就像是一幅3-D地圖的等高線，負(fù)能量將時(shí)空推入通道，在另一個(gè)宇宙出現(xiàn)。蟲洞只是一種假設(shè)，沒有人真正見識(shí)過，但在一些電影中，蟲洞經(jīng)常被當(dāng)成是時(shí)間旅行的隧道，如電影《星際奇兵》（1994）和《時(shí)光大盜》（1981）

這個(gè)世界上沒有什么是平坦或固形的，只要你湊到足夠近的地方，你都可以看到孔洞和褶皺，這是一個(gè)基本的物理原理，也同樣適用于時(shí)間。即便光滑如臺(tái)球的東西也會(huì)有細(xì)小的裂縫、褶皺和孔洞。在三維空間里這很容易證明是正確的，但我認(rèn)為這一點(diǎn)對(duì)于四維同樣適用。時(shí)間也有細(xì)小的裂縫、褶皺和孔洞。把尺度縮小到極限，比分子和原子還要小的地步，我們就會(huì)獲得量子泡沫，蟲洞就存在于量子泡沫中。貫穿于時(shí)空的微小隧道或捷徑在這個(gè)量子世界中不斷形成和消失，循環(huán)往復(fù)，這些通道實(shí)際連接了兩個(gè)獨(dú)立的空間和兩個(gè)不同的時(shí)間。

不幸的是，這些現(xiàn)實(shí)時(shí)間隧道的尺度只有一厘米十的三十三次方分之一，人類是無法穿越其中的——但由此可以引申出蟲洞時(shí)間機(jī)器的概念。一些科學(xué)家們認(rèn)為可以通過捕獲一個(gè)蟲洞并將其擴(kuò)大很多倍，從而允許人類甚至是宇宙飛船進(jìn)入。

如果擁有足夠大的能量和足夠先進(jìn)的技術(shù)，人類也許可以在太空中構(gòu)建一個(gè)巨大的蟲洞。雖然不敢擔(dān)保這一定會(huì)在將來實(shí)現(xiàn)，但如果真出現(xiàn)這樣的機(jī)器，那它將是一件無比非凡的裝置。蟲洞的一端可以靠近地球，另一端則可以在某些遙遠(yuǎn)的星球上。

理論上，時(shí)間隧道或蟲洞能做到的不止是將我們帶至其他星球上，如果它們的兩端都位于同一個(gè)地方，再以時(shí)間代替距離，這樣一艘飛船就可以在靠近地球的地方進(jìn)進(jìn)出出，它們可以穿越至遠(yuǎn)古時(shí)代。也許恐龍會(huì)目睹這艘飛到侏羅紀(jì)時(shí)代的飛船正在著陸呢。

現(xiàn)在，我意識(shí)到在四維空間中思考問題并不是一件容易的事，蟲洞是一個(gè)很棘手的概念，能把人繞到頭大，但我必須堅(jiān)持下去。我已經(jīng)構(gòu)思了一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)，來揭示人類是否現(xiàn)在或?qū)砟軌蛲ㄟ^蟲洞進(jìn)行時(shí)間旅行。我喜歡簡易的實(shí)驗(yàn)，就像喜歡香檳一樣。

因此我將這兩種我最喜歡的事物結(jié)合到了一起，以檢驗(yàn)穿梭于未來和過去的時(shí)間旅行是否可行。

請(qǐng)大家設(shè)想一下，如果現(xiàn)在我正在開派對(duì)歡迎來自未來的時(shí)間旅行者們，但問題是在派對(duì)開始之前我并沒有將這件事告訴任何人，于是我起草了一份邀請(qǐng)函，在上面注明了派對(duì)所處時(shí)空的精確坐標(biāo)。我希望將這些邀請(qǐng)函多復(fù)制幾份，使得這些信息可以經(jīng)歷幾千年的歷史不丟失。也許在未來的某一天，某些人發(fā)現(xiàn)了這些邀請(qǐng)函上的信息，繼而使用蟲洞時(shí)間機(jī)器回到過去參加我的派對(duì)，向我們證明時(shí)間旅行在未來的某天將會(huì)成為可能。

也許說話間，我的時(shí)間旅行者朋友就會(huì)到來，五，四，三，二，一，連個(gè)人影都看不到。慚愧至極，我還希望至少能來個(gè)未來的宇宙小姐呢。為什么這樣的實(shí)驗(yàn)不會(huì)成功呢？一個(gè)原因可能是通過時(shí)間旅行回到過去存在一個(gè)眾所周知的難題，即悖論。

悖論是一個(gè)很有意思的話題，最著名的悖論通常被稱為祖父悖論，但我這里有一個(gè)全新的簡易版本，我稱之為瘋狂科學(xué)家悖論。

我討厭電影里所描繪的那種瘋狂科學(xué)家形象，但在我所舉的例子里，科學(xué)家的確是瘋了。這個(gè)瘋狂的家伙不惜搭上性命也要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)悖論，為此他建成了一個(gè)蟲洞，這個(gè)時(shí)間隧道只能回溯到過去一分鐘的時(shí)間。

電影《星際迷航》中的一幕，霍金正在幾位來自于過去和未來的客人正圍坐在桌子旁：愛因斯坦，生化人Data和牛頓（從左至右）

通過這個(gè)蟲洞，科學(xué)家能看到自己一分鐘前的樣子，但如果他利用蟲洞朝他先前的自己開上一槍將會(huì)發(fā)生什么事呢？他現(xiàn)在肯定是已經(jīng)死了，那到底是誰開槍了呢？這時(shí)候悖論就出現(xiàn)了，誰也說不清楚。這種情形會(huì)讓宇宙學(xué)家作噩夢(mèng)的。

這一類的時(shí)間機(jī)器已經(jīng)違反了統(tǒng)治整個(gè)宇宙的基本法則——作用原因本該在作用效果之前發(fā)生，而不是反過來的。我相信從事物本身出發(fā)并不能否定自身，因?yàn)槿绻@樣的話整個(gè)宇宙將不可避免的陷入混亂之中。因此我認(rèn)為存在一種防止悖論出現(xiàn)的機(jī)制，科學(xué)家永遠(yuǎn)不會(huì)處于自己朝自己開槍的境地背后，肯定有某種未知原因。既然是這樣，我很遺憾的說，蟲洞本身就是個(gè)難題。

終于我意識(shí)到，由于反饋的存在從而導(dǎo)致這樣的蟲洞是不可能存在的。大家有沒有去過搖滾演唱會(huì)的現(xiàn)場？如果去過的話，你所見識(shí)到的那種尖利噪音即是反饋。引發(fā)反饋的原因很簡單：聲音進(jìn)入了麥克風(fēng)，通過電線傳輸?shù)綌U(kuò)音器處被放大，再由喇叭播放出來。但如果喇叭播放的聲音再次進(jìn)入麥克風(fēng)，又會(huì)開始一圈一圈的循環(huán)，經(jīng)過每次循環(huán)后聲音都會(huì)被增強(qiáng)，最終這種反饋將會(huì)摧毀整個(gè)聲音系統(tǒng)。

這樣的事情也會(huì)發(fā)生在蟲洞之中，但蟲洞中反饋的不是聲音而是輻射。一旦蟲洞擴(kuò)張，自然輻射就會(huì)進(jìn)入其中，以無限循環(huán)結(jié)束，經(jīng)過反饋后的輻射強(qiáng)到足以摧毀蟲洞。因此，盡管微小的蟲洞的確存在，有朝一日人類也許會(huì)使其膨脹到足夠大，但是因?yàn)橛蟹答伒拇嬖?，因此作為時(shí)間機(jī)器來使用的蟲洞不會(huì)持續(xù)很長時(shí)間，這就是為什么沒有人從未來準(zhǔn)時(shí)前來為我的派對(duì)捧場的真正原因所在

任何企圖通過蟲洞或其他方式進(jìn)行時(shí)間旅行回到過去的想法都是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橛秀Ｕ摰拇嬖?。這太令人悲哀了，似乎回到過去是一個(gè)不可能實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想，這讓那些企圖捕獵恐龍的獵手們感到沮喪，不過也讓歷史學(xué)家松了一口氣。

但故事并非到此就結(jié)束了，并非所有的時(shí)間旅行都是不可行的，我對(duì)某些時(shí)間旅行還是充滿信心的，比如說前往未來。時(shí)間如同一條向前流動(dòng)的河流，我們每個(gè)人都被無情的時(shí)間洪流裹挾著前行；但時(shí)間還擁有河流的另外一個(gè)特點(diǎn)，即在不同地點(diǎn)的流動(dòng)速度也不一樣，這一點(diǎn)對(duì)于未來之旅殊為關(guān)鍵。愛因斯坦曾在100年前首次提出這種相法，他意識(shí)到時(shí)間在某些地方會(huì)慢下來，而在另一些地方又會(huì)加速前行。愛因斯坦的想法絕對(duì)是正確的，其證據(jù)就在我們頭頂之上的太空中。

環(huán)球定位系統(tǒng)或簡稱為GPS，是一個(gè)圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，專門用來進(jìn)行衛(wèi)星導(dǎo)航的。但除了干好本職工作之外，這些衛(wèi)星還揭示了一個(gè)關(guān)于時(shí)間的秘密：時(shí)間在太空中比在地球上運(yùn)行得要快。雖然每顆衛(wèi)星都是一臺(tái)異常精確的計(jì)時(shí)器，但它們每天還是會(huì)偏差十億分之三秒。系統(tǒng)需要對(duì)這種漂移進(jìn)行修正，否則這種微小的變動(dòng)就會(huì)擾亂整個(gè)系統(tǒng)，使地球上的GPS裝置每天產(chǎn)生9.6公里的偏差，可以想象這將會(huì)造成多大的破壞。

但問題的根源并不在于時(shí)鐘，它們跑得快是因?yàn)闀r(shí)間在太空中運(yùn)行得更快。引起這種離奇效應(yīng)的原因在于地球本身的質(zhì)量，愛因斯坦意識(shí)到物質(zhì)會(huì)拖延時(shí)間，使它減速下來，就像河中的水流變緩一樣。物體的質(zhì)量越大，它就會(huì)將時(shí)間拖得越慢。這個(gè)驚人的事實(shí)讓我們未來之旅的實(shí)現(xiàn)有了可能性。

就在距我們26000光年的銀河系中心，存在整個(gè)銀河系最重的物體——超級(jí)黑洞，它用自身的引力將400萬個(gè)太陽壓縮成一個(gè)單點(diǎn)。離黑洞越近，引力就越強(qiáng)，強(qiáng)到甚至光線都不能逃離。黑洞亦會(huì)將這種戲劇性的效應(yīng)作用于時(shí)間之上，它會(huì)把時(shí)間拖延到很慢的地步，這種能力是銀河系中其他任何物體所難以望其項(xiàng)背的。于是，黑洞就成為了一臺(tái)天然的時(shí)間機(jī)器。

我喜歡去設(shè)想一艘宇宙飛船應(yīng)該如何通過環(huán)繞黑洞飛行創(chuàng)造點(diǎn)奇跡來。如果地球上的一個(gè)太空機(jī)構(gòu)正在遙控飛船進(jìn)入黑洞，在他們看來，繞黑洞一圈只需要很短的時(shí)間，比如說就算16分鐘吧，但對(duì)于那些飛船之中的勇士們來說，可就不止16分鐘這么短暫了，越接近黑洞，時(shí)間就走得越慢。黑洞拖延時(shí)間的效果可比地球的引力作用要強(qiáng)出很多，每繞上16分鐘的一圈，船員們的時(shí)間都會(huì)變慢一半，他們實(shí)際只經(jīng)歷了正常時(shí)間的8分鐘。

大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的內(nèi)部

他們繞了一圈又一圈，等遠(yuǎn)離黑洞的時(shí)候，他們每個(gè)人實(shí)際上只經(jīng)歷了一半的時(shí)間。飛船和船員們經(jīng)歷了一趟時(shí)間之旅。設(shè)想一下，如果飛船繞黑洞飛了5年，但實(shí)際上10年已經(jīng)過去了，當(dāng)船員們回到家時(shí)，地球上所有的人都比他們多經(jīng)歷了5年時(shí)光。

因此，我們可以說一個(gè)超級(jí)黑洞就是一部時(shí)光機(jī)，當(dāng)然，它不具備實(shí)用性。超級(jí)黑洞比蟲洞優(yōu)越的地方在于它不會(huì)引發(fā)悖論，而且它也不會(huì)因?yàn)榉答伒寞B加而自毀。但對(duì)于人類來說，超級(jí)黑洞相當(dāng)危險(xiǎn)，首先它的距離遙遠(yuǎn)，其次它不會(huì)將我們帶至非常遙遠(yuǎn)的未來。幸運(yùn)的是，還有另外一種時(shí)間旅行的方式，這可能是人類建造真正時(shí)間機(jī)器最后的希望所在，也是最佳的機(jī)會(huì)所在。

要想作時(shí)間旅行，你的速度必須得快起來，非常的快，避免被黑洞吞噬所需的速度已經(jīng)很快了，但你的速度得比這還要快，因?yàn)槲覀兊挠钪嬗辛硪粋€(gè)奇怪的特性，即存在宇宙速度限制，上限為光速，每秒30萬公里，任何事物都快不過光速。這是在科學(xué)界已被確認(rèn)的著名定理之一。說出來也許你不相信，以接近光速的速度旅行就可以被傳輸?shù)轿磥怼?/span>

為了更好的解釋時(shí)間旅行的原理，先讓我們虛構(gòu)一個(gè)科幻式的運(yùn)輸系統(tǒng)。設(shè)想一下，有一條環(huán)繞地球的軌道，一輛超快火車行駛在上面?，F(xiàn)在，隨著這倆虛擬火車的速度越來越接近光速，我們將看到它是如何變成一架時(shí)間機(jī)器的，火車上的乘客將人手一張去向未來的單程票?；疖囬_始加速，越來越快，很快它將地球繞了一圈又一圈。

接近光速意味著火車圍繞地球旋轉(zhuǎn)的速度極快，一秒就是七圈。但不管火車消耗掉多少能量，它就是達(dá)不到光速，因?yàn)橛形锢矶稍诩s束著它。不過我們可以假定火車已經(jīng)很接近終極速度了，于是現(xiàn)在一些不尋常的事情發(fā)生了：與接近黑洞相似，火車上時(shí)間前進(jìn)的速度變慢了，車內(nèi)的一切事物都處于慢動(dòng)作之中。

這種情況的發(fā)生保護(hù)了光速限制，原因很簡單：設(shè)想有一個(gè)小孩在火車車廂里向前奔跑，當(dāng)他的前進(jìn)速度加上火車運(yùn)行的速度，是否就意味著他不經(jīng)意間就輕松突破了光速的限制呢？答案是否定的，自然定律通過減慢車廂里時(shí)間的前進(jìn)速度來防止這種可能性的出現(xiàn)。

現(xiàn)在他就是跑得再快也突破不了光速，因?yàn)闀r(shí)間會(huì)被減慢到足以保護(hù)這個(gè)速度限制的地步，由此出發(fā)，我們認(rèn)為，可以通過乘坐這樣的火車經(jīng)過多年旅行而進(jìn)入未來。

如果火車在2050年1月1日出發(fā)離站，繞了地球一圈又一圈，經(jīng)過了100年以后，它最終停在了2150年的新年。因?yàn)榛疖嚿蠒r(shí)間的前進(jìn)速度變慢，因此雖然火車行駛了100年，但車上的乘客只經(jīng)歷了一個(gè)星期。等下車時(shí)，他們將會(huì)發(fā)現(xiàn)世界已經(jīng)變了個(gè)樣。只用一個(gè)星期的時(shí)間，這些乘客就通過時(shí)間旅行進(jìn)入了100年后的未來。當(dāng)然，人類也許很難制造出如此高速的火車來，不過也不用沮喪，事實(shí)上，我們已經(jīng)建造了與超速火車類似的機(jī)器，它就是位于瑞士日內(nèi)瓦歐洲核子研究中心世界上最大型的粒子加速器。

該加速器位于地下深處，通過一個(gè)26公里長的環(huán)形隧道在瞬間將無數(shù)微粒從0加速到2.7萬公里每秒的速度。隨著能量的增加，粒子的速度越來越快，最終達(dá)到每秒環(huán)繞隧道11000次，基本接近光速。但與火車一樣，這些粒子的速度永遠(yuǎn)達(dá)不到光速，只能達(dá)到極限速度的99.99％。當(dāng)達(dá)到如此速度時(shí)，這些微粒就開始了時(shí)間之旅。例如，有些壽命極其短暫的粒子如兀介子在一般情形下，十億分之25秒就會(huì)衰變，但在被加速到接近光速時(shí)，它們的壽命延長了30倍。

其實(shí)就是這么簡單，只要速度足夠快，我們就能進(jìn)入未來。我認(rèn)為獲得高速的唯一辦法就是進(jìn)入太空。人類歷史上最快的人造飛船是阿波羅10號(hào)，它的速度達(dá)到了40233公里/每小時(shí)，但要穿梭于時(shí)間之中，人類需要比它再快上2000多倍才成。我們需要的飛船要比阿波羅10號(hào)大得多，那將是一架真正的巨型機(jī)器，飛船只有足夠大才能攜帶很多的燃料，在以全速行駛六整年的時(shí)間，我們才有可能加速到接近光速。

剛開始加速很緩慢，因?yàn)轱w船又大又沉，但它會(huì)逐漸加快速度，并飛出很遠(yuǎn)的距離。一個(gè)星期飛船就可以飛出太陽系之外；兩年后它將達(dá)到一半光速，遠(yuǎn)離太陽系；再過兩年飛船速度將達(dá)到光速的90％，此時(shí)它已飛出地球48萬億公里之外，終于在發(fā)射后的第四年，飛船開始了時(shí)間旅行?，F(xiàn)在飛船每經(jīng)歷一個(gè)小時(shí)，地球則要經(jīng)歷兩小時(shí)，這種情形與環(huán)繞巨型黑洞飛行相似。

再經(jīng)過兩年的全力沖刺后，飛船的速度將達(dá)到光速的99％，此時(shí)飛船上的一天在地球上就將是一年了，飛船真正駛?cè)肓宋磥怼?/span>

時(shí)間變慢還有另一個(gè)好處，即理論上我們能夠以有限的生命穿行出驚人的距離，以這樣的速度到達(dá)銀河系邊緣只需要80年。但這種時(shí)間旅行真正讓人感到驚訝的地方在于它揭示了我們的宇宙到底有多奇妙：在這個(gè)宇宙中，不僅不同的地點(diǎn)時(shí)間運(yùn)行的速度不相同，而且還有微小的蟲洞一直存在于四周。隨著對(duì)物理本質(zhì)了解的不斷加深，總有一天，人類會(huì)成為真正遨游在四維時(shí)空的旅行家。