从《时间简史》谈时空穿越

本文最初发表于2019年12月1日，在公众号「不盘逻辑」。完整内容可在 我的博客 上阅读。

其实我对物理还是很感兴趣的。

但是不爱做题。。

今天早晨等公交，前面的同学背包上有一个物理研究院的徽章，我本来想跟他了解下现在专业人士对这些内容的认知，但是一想我大学时光是怎么度过的，电子信息工程讲的是什么，就放弃了。（因为我什么都想不起来，只记得考过什么科目）

几年前

小时候看穿越剧看多了，总想着回古代当个什么东西玩耍。相信很多人都有这样的想法，或者自带个闪现技能什么的。抑或是从电视里拿东西这种情景。以为只是技术实现，需要时间的问题。

几天前

在刷最右的时候，突然想到一个事情。就是时间是否真实存在。我们所生活的三维空间是不是真的有时间这个第四维。当时我的答案是没有。

想象宇宙从大爆炸开始无限膨胀，物质的结合经过很久组成了我们看到的模样。这个过程我们用“时间”表示，但其实无非是物质在运动，粒子在组合。整个宇宙的所有物质在一个状态下变为另一个状态的过程是一个目前来看不可逆的事件。我们的时间是用来衡量这些变化的过程的度量衡而已。其实到现在，从弱人原理来讲我还是这么觉得的。（但是时间的存在是必要的。一会儿会讲。）

因此，时间穿越是不可能实现的。

物理学中的时间与我们现在所用的时间不完全一致。我们现在的秒是铯 133 原子在什么东西里振动的频率，震动多少下是一秒。我们给其以定义。

现在

根据爱因斯坦同学的相对论显示，没有任何东西比光运动的还快。也就是说，我们所生活的空间，就目前可能及很久的以后，也不会有什么比光运动的还快。E=mc^2 。除非今后我们会找到具有负质量的物质（其实我也想过质量这个概念是否是我们人为创造的。但它确实表明了一个物体内存在的物质的量），否则不可能实现。但是就目前而言，发现的及预言的物质都带有质量。负质量显得太不可能（况且一个带有负能量的物体是什么样子的呢，根据热力学第二定律，就会有其他物体不符合 E=mc^2 的定义）。在这种条件下，无论怎么折腾，你也逃不过光的追捕。如果抛弃了时间观念，物质依旧会运动，而跟现在毫无差别。因此我们必须引入时间观念。或者说，根据人存原理，我们所探究的宇宙必须有一个度量。

时空穿越的可能性

引入了时间维度（或者说可能它本身就是存在的），至少我们能看见的恒星，都是过去的恒星，它现在可能已经成为了白矮星，也许已经演变成了一个黑洞，甚至太阳都是 8 分 15 秒前的太阳了。就我们所观测到的“宇宙在膨胀”的“事实”，也许也是很久之前发生的事情了。

一直以来我都在好奇，宇宙的外面是什么。嗯谁说的来着，上帝正在为问这些的人准备地狱。那我还是不问了。

但我不信教啊，我还是要问。

今天早晨起床，突然意识到一个问题。我要收拾准备回家的东西了。

啊不是这个，我突然意识到，我们所能达到的最快速度目前来说就是趋近于光速。假设有一能达到光速的物体从地球出发，向任一方向（根据无边界论，宇宙是一个通俗理解像赤道的东西，所以这也是我们观测各个方向的宇宙都一个样的可能性，绕圈玩。所以任一方向都可以）前进，在这个路上它所能看见的一切物质，包括恒星、行星等等，和我们在地球上用天文望远镜能看见的应该是一致的——假设没有落入黑洞，而我们知道，我们能看见的都是光在过去走过的路。从某种意义上讲，这个物体完成了时间穿越——但是它没有办法讲看到的一切带回给我们——因为没有什么比光速还快的东西。我们无从得知任何与我们有距离的物质的当前状态。即使只相隔一米，所看见的也是 1/300000 秒前的状态。换句话说，随着时间在延续，它可以经历宇宙的倒流，直到最后的奇点。而在这个奇点任何我们已知的物理学定律都失效了，我们不知道接下来会发生什么。

回头看来，是不是我们永远都不会得知宇宙当前是膨胀的还是坍缩的，或者它本身如此，永恒不变（这个不太可能，至少我们观测到了恒星和星系的频谱红移，证明至少过去的 10^n 年里他们是互相远离的）。

我可能又要把上述内容推翻了

这个以光速旅行的物体可能会看到宇宙当前的真实模样。正如光运动需要时间，当比如当过了 100 年，它到了 100 万光年的位置，而这个时候我们所观测到的它和它本身相差 100 年。从我们的角度讲它可能是穿越了，因为相对于我们的时间它是在向过去旅行，而我们能看到的它可能是恒定不变的。不考虑加速度，正如光一样，当它出发的那一刻，我们是能看见它离我们越来越远的。它运动一秒的时候，离我们有 30 万米，而我们看见它处于它所处的位置需要有 1 秒的延迟。而这个时间已经过去了 1 秒。那这个时间我们看见它是在哪呢。。这应该是多普勒效应能解决的问题吧。。所以我们应该能看见很多个它？像光一样？一个光源在不停的生成光子？我们看到的一束光中的每一点其实是同一个点在做运动，而通过时间差导致我们认为它是一束光？就目前而言这个我觉得还是比较有道理的，还并不想推翻。换句话说，这个物体会比我们离比如银河系中心更近，因此它能看见的银河系中心比我们更近！而从那里看见的这束光应该是弯曲的（卷曲时空）。从相对运动的角度而言，这个物体（很有可能它就是一颗光子）看见的银河系——或者是看见的我们是不是也是一束光？答案可能是肯定的。

结论

对于我们来说，这个物体应该是穿越了。毕竟我们能观测到的它是过去，在它能量耗尽前的状态。或者说对我们来说我们能观测到的它是一成不变的。而对于它本身来讲，它是没有穿越的。本来我想说它认为它是在向未来运动。如果它到了某个位置休息了一刻钟，这个时候它所看见的果然是和它在地球上看见的一样。它也变成了我们观测的过往星河中的一部分。但是如果它突然转向回到地球，原来的位置，会发生什么呢？这应该属于反射回来，我们能看见两个光子重叠在一起，而其实一个是过去的它，一个是稍微过去的它。这样的穿越没什么意思。对于其他人来讲它确实是穿越了，但是它自己感觉，无非是在跑来跑去，并且它可能并看不见它自己原来的模样。

所以光为什么不能从黑洞逃脱，其实它本身就是一粒光子而已？

结尾

看时间简史有感，可能里面会出现很多物理学应用错误的表述，还请见笑。