《环形使者》与时间旅行的真正科学

本周末，由编剧兼导演里安·约翰逊（ 《追凶》 、 《布鲁姆兄弟》）执导的一部充满张力的穿越惊悚片《环形使者》登陆美国各大影院。故事：21 世纪末，强大的犯罪组织无法在不被抓住的情况下杀死敌人，因此他们非法将受害者送回 2044 年，交给被称为“环形使者”的杀手处理。简而言之，《环形使者》的时间旅行是《东河》的未来版。

虽然射杀来自未来的人有利可图，但代价是惨重的。三十年后，循环者乔（由布鲁斯·威利斯和约瑟夫·高登-莱维特饰演，化着布鲁斯·威利斯的妆）报名参军，犯罪头目将他抓获，将他送入过去，强迫过去的自己杀死未来的自己——试图关闭他的“循环”。这是循环者的标准：活得好，但活得快，当你的命运到来时，你年轻的自己就会成为你的杀手。（这种情况不会出错，也不会引发一系列令人费解的时间旅行悖论，对吧？哦，等等。）

电影制作人经常会向科学家寻求帮助，以增强剧情的可信度，即使剧情涉及吸毒成瘾的时间旅行杀手，但约翰逊表示，他在制作《环形使者》时没有咨询过任何研究人员。

“现实生活中的时间旅行的科学性不如故事中使用时间旅行的科学性重要，”约翰逊在给《大众科学》的电子邮件中写道。“我研究了其他时间旅行电影，看看它们是如何将其服务于角色和故事的，而不是反过来。”例如，约翰逊之前曾提到《堤》对其产生了影响。

但这部电影让我们思考时间旅行的科学立场。因此，我们采访了麻省理工学院的理论物理学家爱德华·法赫里，他不仅看过这部电影，还深入研究过时间旅行。

展望未来

时间旅行最著名的事实之一是，向前走——走得更远——在技术上是可行的。阿尔伯特·爱因斯坦早在 1905 年推导出狭义相对论时就意识到了这一点。

法赫里说：“爱因斯坦认为时间并不是永恒流动和不可改变的东西，而是事件之间的时间间隔取决于观察者。”简而言之，与其他物体相比，你的速度越快，你的时钟相对于其他物体的走动速度就越慢。

例如，乘坐接近光速的火箭进入太空，然后根据你的时钟在几个月或几年后返回地球，地球上的时间会经过数百年甚至数千年。“你可能会遇到你孩子的孩子的孩子，而且比他们还年轻，这很奇怪，”法赫里说。“但这实际上没有什么矛盾的。”

爱因斯坦后来发展了广义相对论，认为强引力场是穿越时空的另一种方式。在黑洞的不归点附近，引力会将时空和宇宙结构扭曲到极致，这会使某人的时钟运行速度比重力井边缘观察者的时钟慢得多。

“如果我把你吊在那里，你抬头看我，你会看到我快速移动，而我会看到你慢速移动，”法尔希说。“这让人们好奇，你能建立一个足够强大的引力场来弯曲时空，让它倒退吗？这是一个相当诱人的想法。”

回到过去？

《环形使者》不会将角色带入​​未来，除非通过电影蒙太奇序列。但这部电影确实将人们带回了过去。

法赫里说，直到 20 世纪 90 年代初，天体物理学家 J. 理查德·戈特 (J. Richard Gott) 发表了一项关于时空理论扭曲的有趣研究，即“封闭类时曲线”，大多数研究人员都认为时间倒退旅行的可能性不大。

戈特在虚拟的二维宇宙中求解爱因斯坦方程，从而创建了这些曲线。即使考虑到已知的物理定律，该解似乎也能实现时间倒流。

法赫里和另外两位物理学家对这一纸上功绩表示怀疑，并提出了一个问题：建造这台时间机器需要什么？

三人认为他们拥有无限的技术，既可以聚集扭曲二维时空所需的物质，又可以给接近光速飞行的宇宙飞船提供燃料。

“在戈特理想化的宇宙中，你可以启动围绕（一块致密物质）的机器，然后在你离开之前返回，”法赫里说。

在计算了他们的方程式之后，这台机器的不合理性变得清晰起来。为了扭曲时空，创造出一条封闭的时间曲线以及动力，这艘宇宙飞船需要假宇宙一半的物质和能量。（法希指出，在我们自己的宇宙中，类似的荒谬要求也适用于这样的机器。）

尽管存在这个障碍，理论物理学家杰拉德·特胡夫特 (Gerard 't Hooft) 和他的同事也指出，在机器开始运转之前，极端的密度将会导致宇宙在一次大挤压中坍缩。

“爱因斯坦的广义相对论似乎在你能够回到过去并在你父母出生前杀死你的祖父之前就毁灭了宇宙，”法赫里说。“这让我相信回到过去是不可能的。”

当今时间旅行

此后，法赫里开始研究量子计算，而其他雄心勃勃的研究人员则继续探索时间之箭。例如，2011 年的一组研究表明，量子粒子可以跨时间纠缠，这可能使人们能够立即将数据发送到未来。这一壮举——虽然目前不切实际，因为它可能需要黑洞才能发挥作用——可能会保护对人类至关重要的数据。

另一个可能有用的进展是时空晶体的假设存在。这种永久振动的分子可能是宇宙中最可靠时钟的关键。即使在最冷的太空深处，原子运动也会停止，但正确组装的晶体内的磁力也会使其原子保持运动。

最近，研究粒子衰变的物理学家发现，时间的优先方向——向前——实际上并非侥幸。

尽管法赫里 1992 年的作品使他相信，悖论将永远阻碍时光倒流旅行，这与《环形使者》对宇宙的令人担忧的描述相反，但他还是在 2005 年 5 月 7 日最后一次尝试了这种可能性。

“麻省理工学院的学生决定举办一次时间旅行者大会。我们宣传了这次活动，为时间旅行者准备了牛奶和饼干，等待一些人出现。也许他们足够聪明，可以隐姓埋名，但没有人来，”法赫里说。

“因此，据我们所知，逆时空旅行只能存在于电影中。”