漫威的大型超級英雄電影彎曲了宇宙的規(guī)則。這是事情真正起作用的方式。但警告：本文包括劇透。當你正在觀看漫威大片“復(fù)仇者聯(lián)盟：終結(jié)”時，我們可以坐下來享受騎行，因為我們的英雄會試圖拯救宇宙。但如果你是那些希望MCU電影的關(guān)鍵情節(jié)點依賴于堅實科學(xué)基礎(chǔ)的人之一，那么我們就有一些壞消息。首先，如果你還沒看過這部電影，請立即停止閱讀。這是你的劇透警告。因為我們在這里討論的是時間旅行，鋼鐵俠和其他復(fù)仇者的關(guān)鍵方式是從他們的后Thanos陰霾中移開。這些角色很難將他們的時間旅行方式與“回到未來”和其他所有方面區(qū)分開來，但好萊塢，而不是海森堡，正在發(fā)號施令。“非常簡單地說，我不相信我們所學(xué)到的關(guān)于引力和量子力學(xué)的任何東西都表明時間旅行是可能的，”倫納德·蘇斯金德(Leonard Susskind)說，他是一位有影響力的斯坦福大學(xué)教授，他聲稱物理學(xué)名聲在幫助創(chuàng)造弦樂。理論，對宇宙定律的基本反思。即使是最合理的時間旅行方法 - 可以連接宇宙時空結(jié)構(gòu)中不同點的蟲洞 - 也需要一些非常奇怪且可能不存在的物質(zhì)形式。你不可能及時回到謀殺你的祖父，更不用說復(fù)活Marvel Cinematic Universe的蜘蛛俠特許經(jīng)營權(quán)了。但對于時間旅行愛好者來說，好消息是物理學(xué)家近幾十年來更加認真地對待旅行。我們來看一下。

謝謝阿爾伯特愛因斯坦和你瘋狂的數(shù)學(xué)

樂觀的主要原因是：愛因斯坦廣義相對論的數(shù)學(xué)開辟了一些非常有趣的可能性。

“廣義相對論可以允許時間旅行，”著名物理學(xué)家斯蒂芬霍金說。“科幻迷們不必灰心喪氣。”

廣義相對論將宇宙描述為四個維度 - 三個熟悉的空間，與其中一個時間相聯(lián)系。它將重力解釋為此時空中的彎曲。相對論很奇怪并且引起了很多人的注意，但是你可能已經(jīng)熟悉在二維空間中可視化的想法，太陽和行星以拉伸橡膠板的重球為代表。愛因斯坦的結(jié)果通過諸如GPS衛(wèi)星時鐘與地球上的那些相比稍微慢一些的現(xiàn)象以及大質(zhì)量星系彎曲從更遙遠的星系傳播的光路的引力透鏡現(xiàn)象得到驗證。

在三維空間中走一圈不是令人興奮的。但相對論的數(shù)學(xué)也開辟了另一種選擇，可以在包含時間維度的路徑中行進 - 所謂的閉合時間曲線。實際上，在您離開的同一時間旅行這樣的曲線可能會讓您回到起點。

對時間旅行的真正研究往往取決于支持閉合時間曲線的結(jié)構(gòu)。那些包括黑洞，無限長的圓柱 - 以及最流行的時間旅行理念，蟲洞。

蟲洞徘徊

蟲洞是科幻電影中的一個固定因素。它們提供了一種連接宇宙中不同位置和時間的方法，兩個不同的嘴通過管連接從一側(cè)到另一側(cè)。

1998年的一篇論文描述了一種將蟲洞變成時間機器的機制。左側(cè)的入口保持靜止，而右側(cè)的管的另一端的入口遠離光速移動并返回，導(dǎo)致時間在那里更慢地行進。

蟲洞時間旅行的關(guān)鍵是將它的兩個口中的一個加速到接近光速，這樣那里的時鐘相對緩慢地嘀嗒響，然后將口回到不動的嘴，時間越來越慢。“通過從右側(cè)到左側(cè)穿過蟲洞，人們可以及時向后移動，”加州理工學(xué)院獲得諾貝爾獎的物理學(xué)家基普·索恩(Kip Thorne)說道，他幫助使時間旅行的科學(xué)研究合法化，并在1998年的一篇關(guān)于蟲洞和時間旅行的論文中說道。

加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的物理學(xué)教授，現(xiàn)在的時間物理學(xué)的作者理查德穆勒說：“時空的一部分和另一部分之間的聯(lián)系并不能持續(xù)足夠長的時間。”蟲洞的每一端都會坍塌成黑洞。

通過一種所謂的奇異物質(zhì) - 能量密度為負的物質(zhì) - 你可以將蟲洞打開，但除了最微小的量子力學(xué)尺度之外，沒有人知道這是否可行。

“你需要一些非常特別的東西，”穆勒說。“甚至暗能量也不會這樣做，”他說，指的是最近發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)致宇宙膨脹加速的現(xiàn)象。

另一個問題：要制作一個蟲洞，你必須向后彎曲時空。所以是的，做一些像太陽一樣巨大的事情，只是以一種截然不同的方式。

但是，嘿，人類已經(jīng)找到了一些非常奇怪的東西，所以也許有一天這種技術(shù)將在我們的掌握之中。

“你可以想象一些先進的文明在未來制造它們，”穆勒談到蟲洞工程時說。“回過頭幾百年，沒有人會想象我們能用核電做些什么。”

旅行速度快于旅行

愛因斯坦的方程表明，你旅行的速度越快，與開始加速的地區(qū)相比，時間越慢。如果超過光速，它們還會向后顯示時間。

太糟糕了，你不能那么快。“這需要無限的力量來加速超過光速，”霍金曾經(jīng)說道。

相對論確實意味著你實際上可以走向未來。在飛船上加速幾十年，這樣你就可以在光速附近行駛，然后轉(zhuǎn)身減速，幾個世紀以來，地球上的人們已經(jīng)過了幾十年。

終結(jié)在這里

我們沒有任何能夠為這種太空船提供燃料的推進系統(tǒng)。如果我們可以非常接近快速旋轉(zhuǎn)的黑洞，那么時間會相對緩慢 - 就像電影“星際之星”一樣，一個星球上的一個小時意味著七年過去了。(電影的顧問索恩，順便說一下，審查了這個想法。)

關(guān)于Tipler氣缸的關(guān)注

這是另一個你可以找到一個封閉的時間曲線的地方：一個非常非常大的圓柱旋轉(zhuǎn)真的非?？?。

“廣義相對論表明，如果我們構(gòu)造一個足夠大的旋轉(zhuǎn)圓柱體，我們就會創(chuàng)建一個時間機器，”物理學(xué)家弗蘭克·蒂普勒在1974年的一篇論文中總結(jié)道。同樣，還有一些實際的問題，比如要求氣缸不方便 - 無限長，或者如果你靠近中間，可能只是很長 - 并且由足夠強的材料制成，以便在快速旋轉(zhuǎn)時不會飛散。

這項工作激發(fā)了科幻小說作家拉里·尼文寫了一篇與蒂普勒的論文完全相同的短篇小說：“旋轉(zhuǎn)氣缸和全球因果關(guān)系違規(guī)的可能性”。(雖然蒂普勒圓柱體在討論閉合時間曲線時很常見，但請注意，蒂普勒后來將物理學(xué)和基督教聯(lián)系在一起的工作疏遠了表達懷疑的科學(xué)家，并禮貌地表達了它。)

再見，自由意志

穆勒說，好萊塢可能會有另一個與物理有關(guān)的大牛肉：時間旅行剝奪了我們?nèi)魏稳藢ψ约何磥淼膶嶋H控制。

“如果蟲洞存在，我們可以及時倒退，這是物理學(xué)的結(jié)果，我們將無法行使自由意志。我們無法改變主意，”他說。他在一個悖論中闡述了他的案例，他稱這種傻瓜謀殺涉及一種可以射出比光更快的粒子的槍。

你可以說大多數(shù)復(fù)仇者：終結(jié)游戲沿著一條非?？深A(yù)測的道路奔跑。但是沒有真正影響未來的人物呢?讓我們希望永遠不會進入電影。