為什么時間不能倒流？

/苗千

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

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

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

從科學(xué)的角度來說，人真的可以進(jìn)行時間旅行嗎？

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

但是到了20世紀(jì)初，愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了狹義相對論。這個理論把我們對于時間和空間的認(rèn)識結(jié)合了起來，也就是說，我們在不同的運動狀態(tài)下所感知的時間、讀取的時間，都是不一樣的。這也就是俗稱的“鐘慢尺縮”效應(yīng)——比如說，一個人如果以接近光速的速度離開地球幾年時間，然后再以接近光速的速度返回地球，那么對于這個人來說，時間只流逝了幾年，而對于地球來說，時間則可能已經(jīng)過去了幾十年。

可以說，通過相對快速的運動，一個人可以相比其他人“更快”地到達(dá)未來。雖然我們沒有辦法以接近光速的速度運動，但是我們每一次快速的運動，比如坐飛機，其實都相當(dāng)于比其他人“更快”到達(dá)了未來，只不過這種時間旅行的效應(yīng)太微弱，普通人根本察覺不到罷了。

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

第一，整個宇宙的發(fā)展是有一個方向的。我們的宇宙有一個開端，也就是在大約140億年前發(fā)生的所謂“宇宙大爆炸”。整個宇宙從一個極其微小的尺度不斷擴張，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，這個過程可能造成了時間具有單一的方向性。

第二個原因，來自熱力學(xué)。在熱力學(xué)研究中，人們發(fā)現(xiàn)了一條規(guī)律，就是一個獨立系統(tǒng)的混亂程度總是越來越大。用物理學(xué)的術(shù)語描述，就是“熵值”越來越大。簡單地說，比如有一個沒有人整理的房間，逐漸變得越來越亂，我們就可以說它的熵值越來越大。這也是具有方向性的。

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

正是因為我們發(fā)現(xiàn)了時間箭頭的存在，所以目前我們認(rèn)為回到過去的時間旅行是不可能的。時光不能倒流。但是，時間究竟是什么？我們對于時間本質(zhì)的研究，可以說才剛剛開始。時間和空間真正的關(guān)系是什么？我們?yōu)槭裁茨軌虼嬖冢筷P(guān)于這些問題，還需要更深入的研究。