為什么時(shí)間不能倒流？

/苗千

人類(lèi)生活在四維時(shí)空之中。我們也可以說(shuō)，一切生命和我們所觀察到的一切物質(zhì)，都存在于四維時(shí)空當(dāng)中。我們所說(shuō)的四維時(shí)空，是時(shí)間和空間的總和，其中包含三維的空間和一維的時(shí)間。

人們很早就發(fā)現(xiàn)了時(shí)間和空間的不同之處?？臻g有上下、前后、左右三個(gè)維度，人們可以在空間的每一個(gè)維度中隨意地游走；時(shí)間則不同，時(shí)間只有一個(gè)維度，而且時(shí)間是有方向的。從日常生活的經(jīng)驗(yàn)中就可以知道，我們都只能從過(guò)去到未來(lái)，而不能從未來(lái)回到過(guò)去。

一直有人幻想，在時(shí)間里，我們要是也能夠像是在空間里一樣，可以隨意旅行就好了。既可以從過(guò)去到未來(lái)，又可以從未來(lái)到過(guò)去。2020年有一部很火的科幻電影叫做《信條》，主題就是時(shí)間旅行。電影里還有一段情節(jié)是一個(gè)人回到了過(guò)去，遇見(jiàn)了過(guò)去的自己，結(jié)果自己和自己打了起來(lái)。

從科學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，人真的可以進(jìn)行時(shí)間旅行嗎？

以我們現(xiàn)在所掌握的科學(xué)理論來(lái)說(shuō)，向“未來(lái)”這個(gè)方向的時(shí)間旅行是可能的，但是回到“過(guò)去”的時(shí)間旅行則做不到。在20世紀(jì)之前，人們對(duì)于時(shí)空的認(rèn)識(shí)還比較簡(jiǎn)單，認(rèn)為所謂的空間，就像是一個(gè)空空蕩蕩的大盒子，而時(shí)間就像是在空間的每個(gè)位置都掛著一個(gè)鐘表，無(wú)論你處于什么狀態(tài)，在空間的什么位置，看到鐘表所指示的時(shí)間都是一致的。這種時(shí)空觀，就是所謂的“經(jīng)典力學(xué)”的時(shí)空觀。

但是到了20世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)了狹義相對(duì)論。這個(gè)理論把我們對(duì)于時(shí)間和空間的認(rèn)識(shí)結(jié)合了起來(lái)，也就是說(shuō)，我們?cè)诓煌倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)下所感知的時(shí)間、讀取的時(shí)間，都是不一樣的。這也就是俗稱(chēng)的“鐘慢尺縮”效應(yīng)——比如說(shuō)，一個(gè)人如果以接近光速的速度離開(kāi)地球幾年時(shí)間，然后再以接近光速的速度返回地球，那么對(duì)于這個(gè)人來(lái)說(shuō)，時(shí)間只流逝了幾年，而對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，時(shí)間則可能已經(jīng)過(guò)去了幾十年。

可以說(shuō)，通過(guò)相對(duì)快速的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)人可以相比其他人“更快”地到達(dá)未來(lái)。雖然我們沒(méi)有辦法以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)，但是我們每一次快速的運(yùn)動(dòng)，比如坐飛機(jī)，其實(shí)都相當(dāng)于比其他人“更快”到達(dá)了未來(lái)，只不過(guò)這種時(shí)間旅行的效應(yīng)太微弱，普通人根本察覺(jué)不到罷了。

那么為什么沒(méi)法進(jìn)行回到過(guò)去的時(shí)間旅行呢？原因就在于，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，我們時(shí)空中的時(shí)間是有方向的，從過(guò)去到未來(lái)——這就是人們俗稱(chēng)的“時(shí)間箭頭”。從我們目前所掌握的科學(xué)理論來(lái)看，人沒(méi)有辦法逆轉(zhuǎn)時(shí)間箭頭的方向，只能是從過(guò)去到未來(lái)。時(shí)間究竟為什么有一個(gè)方向？關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家們還不是很清楚，但是目前看來(lái)，人們認(rèn)為有一些物理學(xué)因素造成了時(shí)間單一的方向。比如物理學(xué)家史蒂芬·霍金就在他的名著《時(shí)間簡(jiǎn)史》里提到了可能造成時(shí)間箭頭存在的三個(gè)原因：

第一，整個(gè)宇宙的發(fā)展是有一個(gè)方向的。我們的宇宙有一個(gè)開(kāi)端，也就是在大約140億年前發(fā)生的所謂“宇宙大爆炸”。整個(gè)宇宙從一個(gè)極其微小的尺度不斷擴(kuò)張，在大爆炸140億年之后發(fā)展成為我們現(xiàn)在所能夠觀察到的宏大的宇宙，這個(gè)過(guò)程可能造成了時(shí)間具有單一的方向性。

第二個(gè)原因，來(lái)自熱力學(xué)。在熱力學(xué)研究中，人們發(fā)現(xiàn)了一條規(guī)律，就是一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的混亂程度總是越來(lái)越大。用物理學(xué)的術(shù)語(yǔ)描述，就是“熵值”越來(lái)越大。簡(jiǎn)單地說(shuō)，比如有一個(gè)沒(méi)有人整理的房間，逐漸變得越來(lái)越亂，我們就可以說(shuō)它的熵值越來(lái)越大。這也是具有方向性的。

還有第三個(gè)原因，就是人的心理因素，人的感覺(jué)也是從過(guò)去到未來(lái)，當(dāng)然這種感覺(jué)，可能正是由前兩個(gè)因素所決定的。

正是因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)了時(shí)間箭頭的存在，所以目前我們認(rèn)為回到過(guò)去的時(shí)間旅行是不可能的。時(shí)光不能倒流。但是，時(shí)間究竟是什么？我們對(duì)于時(shí)間本質(zhì)的研究，可以說(shuō)才剛剛開(kāi)始。時(shí)間和空間真正的關(guān)系是什么？我們?yōu)槭裁茨軌虼嬖?？關(guān)于這些問(wèn)題，還需要更深入的研究。