时间旅行原理?

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这个问题问得好,本人也是学物理的,对这方面也有些好奇,看了很多科普文章但还是有些困惑,于是自己找了一些资料看了下来,写了这个答案,尽量简洁一些,涉及专业内容会在后面用注释的方式说明 首先,关于时间旅行是否可能的问题,根据爱因斯坦相对论,如果有一艘高速行驶(大于光速)的宇宙飞船,那么上面的人观察下面的人,下面的人会显得“年轻”(速度越大的船上的“年”越短;速度为0的船上的人过一年船上所有时间流逝都停止,也就是“冻结”) 也就是说,如果一个人上了高速行驶的宇宙飞船,当他回来的时候可能会觉得自己变年轻了,而地球上的钟表都会显示过去的时间(注意不是现在和未来的时间,因为只有飞船以大于光速的速度飞行才能把时间往回拨,当然这是有极限的,当速度无限大时,时间可以回拨到0,也就是这个人会重新度过他的一生,但这样这个人也就没有未来了,所以不可能存在这样的飞船)

这里需要引入两个概念:同时性和绝对同时性。 同时指的是两个人同时观看一座时钟,这个时候钟表的读数对于这两个人来说是相等的,这里的等是指相对于他们自身来说的等,比如两个人A、B看同一个时钟,此时钟的示数为12:00,对于A来说,他自己的手表和这座时钟的读数对他而言是12:00,但是对于B来说,他的手表和这座时钟的读数对于他是13:00(B的时钟比A的时钟慢),两个人说的同时是在他们各自的坐标系中相对的,是相对的同步。

绝对同时指的是两座时钟,其中一座是另一个的镜像,比如一座时钟A的指针指向12:00,另一座时钟B的指针恰好也指向12:00,虽然它们各自的计时不会停止,但是它们的每一次跳动对于双方来说都是同时的,这种“同时”是一种绝对的同步。按照爱因斯坦的理论,如果有足够快的运动(达到光速或者超光速),并且能够收集足够多的能量,就可以创造出一个与地球上的时钟绝对同步的时钟。

回到正题,既然有能够实现完全同步的时钟,那就意味着有可能实现时间旅行。 但是爱因斯坦的相对论只讨论了低速运动的情况(v/c<<1),当运动的加速度接近光速时,相对论中的许多结论都不成立,因此有人提出超光速运动时时间可能倒流,即时间旅行可能是可行的。(注:本文基于相对论中较为简单的特殊情况来讨论问题,某些地方没有用到相对论的知识,是为了方便解释而做的近似处理,在本文中所谓的“前面”“后面”均指“相对论中的之前”“之后”)

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