前提是你有一个质量无穷大的物体

时间旅行的概念一直吸引着物理学家和外行人的想象力。但这真的有可能吗？当然，是的。我们现在就在做，不是吗？我们都在一秒一秒地奔向未来。

但这不是你想的那样。我们能更进一步地进入未来吗？当然。如果我们能接近光速，或者接近黑洞，时间就会放慢，使我们能够任意地旅行到遥远的未来。真正有趣的问题是我们是否能回到过去。

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我是马萨诸塞州达特茅斯大学（University of Massachusetts，Dartmouth）的物理学教授，从1980年卡尔·萨根（Carl Sagan）的经典电视剧《宇宙》（Cosmos）的一集中，我第一次听到了时间旅行的概念。二十年后，我获得了博士学位。在这一领域，并一直是一个积极的研究理论从那时起。

[阅读：这个思想实验解释了量子计算机是如何进行时间旅行的]

我的一位博士生在2018年在《经典与量子引力》杂志上发表了一篇论文，描述了如何使用非常简单的构造构建时间机器。

爱因斯坦的广义相对论允许将时间扭曲到如此高的程度，以至于它实际上折叠在自己身上，从而产生了一个时间循环。想象一下你正在沿着这个循环旅行；这意味着，在某一时刻，你会在过去的某个时刻结束，并开始经历同样的时刻，然后又一次-有点像似曾相识，除非你不会意识到这一点。在研究文献中，这种构造通常被称为“封闭的时间类曲线”或CTCs，通常被称为“时间机器”。时间机器是有效的比光更快的旅行计划的副产品，理解它们可以提高我们对宇宙如何工作的理解。

在过去的几十年里，著名的物理学家，如基普·索恩和斯蒂芬·霍金，在与时间机器相关的模型上产生了开创性的工作。

先前的研究，包括索恩和霍金的研究得出的一般结论是，自然界禁止时间循环。这或许在霍金的《时间学保护猜想》（Chronology Protection Conject）中得到了最好的解释，它本质上说自然不允许改变其过去的历史，从而让我们免于时间旅行可能出现的悖论。

也许在这些由于时间旅行进入过去而产生的悖论中，最著名的是所谓的“祖父悖论”，其中一个旅行者回到过去，谋杀了自己的祖父。这改变了历史的进程，以一种矛盾的方式出现：旅行者从来没有出生，因此不可能存在。有许多电影和小说情节基于时间旅行产生的悖论——也许其中一些最受欢迎的是“回到未来”电影和“土拨鼠日”。

根据细节，不同的物理现象可能会进行干预，以防止封闭的时间曲线在物理系统中发展。最常见的是对特定类型的“奇异”物质的要求，这些物质必须存在才能使时间循环存在。从广义上说，外来物质是一种具有负质量的物质。问题是负质量并不存在于自然界中。

马萨诸塞州达特茅斯大学的博士生卡罗琳·马莱利在《经典与量子引力》杂志上发表了一种新的时间机器模型。这种新的模型不需要任何负质量的异国材料，并提供了一个非常简单的设计。

马勒里的模型由两辆超长车组成——由不具异国情调的材料制成，质量为正——平行停放。一辆车快速向前移动，另一辆车停在原地。马利能够证明，在这样的设置中，可以在汽车之间的空间中找到一个时间循环。

动画显示了Malary的时间循环是如何工作的。当航天器进入时间循环时，它的未来自我也会出现，并且在之后的每一个时刻都可以追溯到两者的位置。这个动画是从一个外部观察者的角度来看的，他正在观察航天器的进入和从时间循环中出现。

如果你怀疑有一个陷阱，你是正确的。马利的模型要求每辆车的中心有无限密度。这意味着它们包含具有无限密度、温度和压力的物体——称为奇点。此外，不像黑洞内部存在的奇点，这使得它们从外部完全无法访问，Malary模型中的奇点是完全裸露和可观察的，因此具有真正的物理效应。

物理学家也不指望这种奇特的物体存在于自然界中。因此，不幸的是，一台时间机器不会很快出现。然而，这项工作表明，物理学家可能必须完善他们的想法，为什么封闭的时间类曲线是禁止的。

这篇文章是从美国麻省达特茅斯大学物理学教授库纳的《谈话》（ConversationbyGaurav Khanna）中重新出版的。阅读原文..

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