2022年01月21日 12:01
【科學快訊】
如果一個人被炸死，有可能死而複生，逃出生天嗎？
這個看起來腦洞大開的情節，就在《開端》裏出現了，而高壓鍋就是「炸彈」。我們的主角在8集裏循（被）環（炸）了19次，只為找到引爆炸彈的凶手，救下全車人的性命。
主角每次驚醒，便會開始新的循環，圖為《開端》劇照
時間循環並不是新話題，電影《源代碼》《土撥鼠之日》等影片都已經做過類似的嘗試。那麼時間循環是否真的存在？它的背後是否有理論支撐？如果一個人陷入時間循環，是否能從中逃脫？
別急，今天我們就來聊聊時間循環的那些事兒。
時空旅行者
先給大家交個底兒，如果條件允許，你可以回到過去或者前往未來。至於為什麼，我們一個一個來說。
起源 ；
時間循環，確切的說法為時間旅行（Time Travel），是一個很常見的話題，泛指人或物體由某一時間點移至另一時間點，類似在空間中的移動。所有事物都順著時間一分一秒地自然前進，因此這裏的時間旅行單指違反這種自然時間變化的方式：即前往未來，或是回到過去。1895年H·G·威爾斯的小說《時間機器》的問世，使得時間旅行概念徹底普及起來<1>。這本書講述了一位科學家乘坐自己研制的時間機器，旅行到公元802701年的未來世界後所經曆的故事。
理論 ；
人類可以通過文學在想象力中穿越時空，凡胎肉體也可以在現實中穿越，至少從理論上來說是可以的。
Ø 前往未來：
在愛因斯坦狹義相對論和廣義相對論的框架下，前往未來的時間旅行被認為是合理的存在。物體運動得越快，時間流逝得慢；當物體的速度達到光速時，時間就會停止；當物體的速度超過光速時，時間就會倒流。
這個聽起來有點玄妙的理論是有實驗現象基礎的。1975 年，馬裏蘭大學的Carol Allie同步了兩個原子鐘，將一個放在飛機上飛行了幾個小時，另一個留在了地球上。當機載時鐘返回地球時，她將它的時間與沒有移動的時鐘進行了比較，發現飛機上的時鐘時間移動得慢了幾分之一秒<2>。在其他實驗中，科學家們使用粒子加速器將基本粒子加速到接近光速。他們發現加速粒子的衰變比留在實驗室中的粒子慢一些<2>。
電影《星際穿越》中，男主角完成星際任務回到地球後，女兒比自己還要年長。
這種效應還可以在距離地球表面20，200公里的GPS衛星中觀察到。這些衛星具有高度精確的機載時鐘，由於時間膨脹，平均每天可增加38微秒。雖然這個時間增益微不足道，但GPS衛星依靠其機載時鐘來保持精確的全球定位。時間增加38微秒會導致近10公里的定位誤差<3>。
由於時間膨脹，GPS 衛星機載時鐘每天可增加 約38 微秒。圖片源自必應圖庫
咱就是說，等造出來可以穿梭時空的機器，時間之旅可以安排上了。真想知道未來是寫paper還是寫essay呢。
Ø 回到過去：
依據愛因斯坦的理論，朝向未來的時間旅行已被透徹了解，且具有一定的觀測現象。至於回到過去的時間旅行，找到允許它發生的廣義相對論解不是不可能，但符合該解的條件可能在物理上無法達成。
哥倫比亞大學天體物理學教授Jaymie Matthews認為：「接近光速的星際旅行可能是存在的，但這次航行是一張單程票，即只能進入未來，無法回到過去<3>。」
如果我們不能用時間旅行回到過去，這是否意味著過去永遠無法進入？答案也許不是。依據愛因斯坦理論，穿越到過去可以通過愛因斯坦-羅森橋（一種蟲洞）實現。蟲洞是理論上的時空區域，它以扭曲的方式連接空間中的兩個遙遠點。愛因斯坦的理論表明，如果它足夠穩定，這座空間蟲洞有可能連接兩個時間點。
蟲洞又稱愛因斯坦-羅森橋，是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道。圖為愛因斯坦-羅森橋的數值模擬圖，圖源Google圖庫
然而，Jaymie Matthews 教授認為，「目前，即使是愛因斯坦-羅森橋也不能用於回到過去，因為它的壽命不夠長——它不定」。「即使它是穩定的，它的存在也需要其他物理條件的存在。目前來看，我們沒有這類的物理量，因為具有奇異物理特性的假設粒子和物質狀態會違反已知的物理定律，例如具有負質量的粒子。這就是為什麼蟲洞只是科幻小說中的存在。」
腦洞時間
雖然回到過去因違背物理定律而無法實現，那我偏偏要勉強呢？現在我們就一起開個腦洞。
讓我們來想一想，現存的哪種科學手段可以讓你無限地接近過去？催眠算是一個。然而，催眠只能讓你回憶過去，無法讓你改變過去，就好像大腦讓你觸碰到了過去的邊緣，卻又因某些權限的限制使你無法做什麼。
電影《催眠大師》劇照，圖源豆瓣
這一點可以用計算機理論來解釋。大腦就是最複雜的計算機系統，是一個硬件+軟件的集合體，而我們所處世界的物理規律就是程序安裝包。大腦是硬件完全開放的，我們可以學習任何的未知理論，哪怕它多麼的匪夷所思，大腦都可以接受它，就好像計算機可以安裝任何一個程序安裝包一樣。
但是，大腦的軟件是有屏障的，它有管理員權限，它像不允許系統隨意安裝軟件一樣，它不允許人類跨越屏障去認識更高維度的世界和真理。硬件具備安裝任何程序的能力，但是軟件的管理員權限不允許系統這麼做，就好像催眠一樣，它允許你回到過去但是限制你的其他操作。
隨著人類的進化，人們越來越能感受到大腦中這一屏障的存在，越來越認識到物理世界的運行並不如肉眼所見一般，越來越有能力去通過顛覆已有的理論體系來掙脫管理員權限。愛因斯坦的理論掙脫了管理員的一部分權限，讓我們安裝了「相對論」這一程序，使我們認可了「前往未來」的正確性。
也許在未來，我們可以通過科學手段突破時空限制，成為真正的時空旅行者。至於如何前往未來或者回到過去，感興趣的同學可以深入研究物理領域，也許你就能搞出來一個大新聞。但是別的不說，至少高壓鍋這個循環套餐，咱是不敢要的。
