時間旅行的概念一直吸引著物理學家和外行人的想像。但這真的可能嗎？當然是。我們現在就在做，不是嗎？我們都在一次一秒鐘地走向未來。
但那不是你的想法。我們可以前往更遠的未來嗎？絕對地。
如果我們能夠以接近光速的速度旅行，或者在一個物體附近旅行，時間會變慢，使我們能夠任意旅行到遙遠的未來。真正有趣的問題是我們是否可以回到過去。
我是馬薩諸塞大學達特茅斯分校的物理學教授，第一次聽說時間旅行的概念是在我 7 歲的時候，從卡爾·薩根 (Carl Sagan) 1980 年的經典電視連續劇的一集中，宇宙。
我當時就決定，有一天，我要深入研究這些創意和非凡想法背後的理論：愛因斯坦的相對論。二十年後，我獲得了該領域的博士學位，並從那時起一直是該理論的活躍研究者。
現在，我的一位博士生剛剛發表論文在日記中經典和量子重力描述如何使用非常簡單的結構來建構時間機器。
閉合類時曲線
愛因斯坦的允許時間扭曲到如此高的程度，以至於它實際上折疊起來，導致時間循環。想像一下你正沿著這個環行進；這意味著在某個時刻，你會回到過去的某個時刻，並開始再次經歷同樣的時刻——有點像似曾相識，但你沒有意識到。
這種構造在研究文獻中通常被稱為「閉合類時間曲線」或 CTC，並且通常被稱為「時間機器」。時間機器是有效的超光速旅行計劃的副產品，了解它們可以提高我們對宇宙如何運作的理解。
過去幾十年來，著名物理學家如基普·索恩和史蒂芬·霍金在與時間機器相關的模型上做出了開創性的工作。
包括索恩和霍金在內的先前研究得出的普遍結論是，大自然禁止時間循環。
這也許在霍金的《時間順序保護猜想”，這本質上是說，大自然不允許改變其過去的歷史，從而使我們免受時間旅行可能出現的悖論的影響。
也許在由於時間旅行而出現的這些悖論中最著名的是所謂的“祖父悖論”，其中旅行者回到過去並謀殺了自己的祖父。
這以一種矛盾的方式改變了歷史的進程：旅行者從未出生，因此不可能存在。
有許多電影和小說情節都是基於時間旅行產生的悖論——也許其中最受歡迎的是回到未來電影和土撥鼠日。
奇異物質
根據細節，不同的物理現象可能會介入，以防止物理系統中形成封閉的類時曲線。最常見的是，為了使時間循環存在，必須存在特定類型的「奇異」物質。
寬鬆地說，奇異物質是具有負質量的物質。問題是自然界中並不存在負質量。
麻薩諸塞大學達特茅斯分校的博士生卡洛琳‧馬拉里 (Caroline Mallary)發布了新模型日記中的時光機經典與量子重力。
這種新模型不需要任何負質量奇異材料，並且設計非常簡單。
Mallary 的模型由兩輛平行停放的超長汽車組成，其材料並非奇異，且具有正質量。一輛車快速向前行駛，而另一輛車停在原地。馬拉里能夠證明，在這樣的設定中，可以在汽車之間的空間中找到時間循環。
那你能在你的後院建造這個嗎？
如果您懷疑其中存在陷阱，那麼您是對的。 Mallary 的模型要求每輛車的中心具有無限的密度。這意味著它們包含具有無限密度、溫度和壓力的物體（稱為奇點）。
此外，與內部存在的奇點不同，這使得它們從外部完全無法訪問，馬拉里模型中的奇點是完全裸露且可觀察的，因此具有真實的物理效應。
物理學家也不期望自然界中存在如此奇特的物體。因此，不幸的是，時間機器不會很快投入使用。
然而，這項工作表明，物理學家可能必須完善他們關於為什麼禁止類時曲線的想法。
高拉夫·卡納，物理學教授，麻薩諸塞大學達特茅斯分校。
