时空旅行，或是穿越，是现在的小说、影剧和电影相当爱用的题材，你是否也常想起小时候看哆啦A梦，时光机穿梭在过去和未来之间的画面？现在科技这么发达，时空旅行何时将能成真？
本文选自《你也被唬弄了吗？20个最容易被误解的科普知识》，作者轨道君（궤도）是年轻的科学知识传播者，毕业于韩国延世大学天文宇宙学系与研究所，他日以继夜地思考新点子，希望可以解惑大众都想知道的事。
行至中年才陷入黄昏之恋的人们，经常会幻想：“年轻时的他，会是什么模样？”我认为，比起从肉体关系衍生出的好奇心，这样的想象层次更高。那段我们失去的以往、来不及与你相遇的时光、还未拥有对方时，你的恋人会以什么面貌、在烦恼什么事情中，渡过他的每一天呢？我脑海中模糊地想起这些，思绪自然而然地飘到了未来，届时的我们又会变成什么样子？
爱因斯坦相对论，是时间旅行的基础？
前往未来的时间旅行非常简单。市面上早已推出，只要打开程序就会带你到未来的时间旅行游戏（一玩起来就让人忘记时间，抬头一看，才发现两个月过去了。如三大恶魔般的时间旅行游戏：《文明帝国系列》、《足球经理系列》、《魔法门之英雄无敌系列》。）。但实际上，这种方法还不足以纳入时间旅行的范畴。倍感魅力的时间旅行，应该由我们操纵时间，但在游戏中却无法这样。举例来说，如果你搭乘时光机到十年后的未来，你的年龄应该与昨天一致。但若是通过这种容易上瘾的电玩前往未来，你仍会遵循大自然法则慢慢老去。
为了实现未来的时间旅行，我们需要爱因斯坦的相对论，他早已提出两种有模有样的方法。像电影和漫画中看到的，以用户为中心的旅行方式，奉劝大家不要过于幻想。自从赫伯特．乔治．威尔斯（Herbert George Wells）在一八九五年，首次将时光机的概念运用在人类身上后，自此已过了一百二十多年，但直到现在，我们还是梦想能“砰！”地一声瞬间消失后，随心所欲地前往任何时空。然而现实是，一旦你消失后，就不能再度出现。
因为在现代物理学中，没有任何方法可以让你消灭之后又重新复活，顶多只能让你周边的时间变慢。除了你之外，外面世界的时间会瞬间消失。如果你真的想试一下，不妨参考下列内容：
1. 依据狭义相对论的原理，如果移动的速度快到接近光速，移动中的人感受到的时间会变慢。
2. 依据广义相对论的原理，若靠近像黑洞重力极强的物体，时间也会变得比较慢。
只要利用上述两种拖延时间的方法，就能前往未来。换句话说，若是高速移动或从黑洞附近返回，时间会变得比别人慢。假设你在宇宙船增至了一年的漫画，再健康地返回地球，你的朋友早就变成大你十岁的老人了。因为在这缓缓流逝的一年内，除了你以外，其他人都在须臾之间渡过了十年的岁月。当然，想接近光速并非易事，而且去到黑洞附近后，也很难保证能安全返回。目前而言，能让年轻的你前往未来的方式，只有这些了。
跑得比光更快，就能回到过去？
与去未来相比，回到过去当然更有趣。因为不管去了多遥远的未来，只会被当作一只傻呼呼的猴子。如果你到了科学极度发达、变成另一番天地的未来世界，或许短时间内会感到神奇，但除此之外，就什么也没有了。因此这里跟你毫无关系，只是另一个触不可及的世界。若是你想改变什么，或得到实质上的好处，唯有回到过去，才是最佳的选择。
可惜的是，要让这个选择变成现实，恐怕不容易。简单点思考，根据狭义相对论的时间膨胀公式，若以接近光的速度奔跑，时间就会愈变愈慢；在跑速到达光速时，时间反而会停止。若此时再加快速度，甚至超越光速的话，时间会不会倒流呢？我真是想得太简单了，人跑得再快，也比不上光速。不！应该说，能比光移动更快的物质，本身就不存在（除了未被发现的假想粒子“迅子”〔tachyon〕之外）。
宇宙的四维空间在膨胀或旋转的情况下，或许转得比光速更快（在旋转的黑洞里，偶尔会出现四维空间比光速旋转更快的情况）。但这不算是物质，只能排除在外。即使比光速更快的移动真的存在，时间也不会倒流，只会产生毫无意义的虚数（在时间膨胀公式中，时间变成负数的话，会产生倒流现象）。回到过去与前往未来的时间旅行完全不同，而无法回到过去，也与你的跑步实力毫不相关。
DC超人让地球反转，救死去的女友？
地球自转一圈是一天，如果让地球自转速度变慢，这一天就会变得比较漫长，时间流动也会变慢。若把地球反方向转，是不是就能回到过去？DC漫画里的超人也是这样认为。
一九七八年的电影《超人》，超人为了挽救意外死亡的女友，试图让地球反方向转，想借此展开时间旅行。遗憾的是，实际上并不会因为改变地球自转的方向，就能回到过去。就算以接近光的速度绕着地球飞行，在狭义相对论的作用下，只有超人本人的时间会变慢。不过，也许失去心爱的人是令人不舍的事，所以电影的最后，超人还是让时光倒流，回到过去并救回了女友。相反地，却让观众失去学习知识的机会。
话说到这，我已经可以看到，你对回到过去的时间旅行失去信心的样子。现在放弃还为时过早，关于回到过去的方法和理论，学者至今仍锲而不舍地研究。即使无法亲自回到过去，但像偷窥狂一样窥视以往，其实并非难事。对于每天都在观测宇宙的天文学家，这又是习以为常的小事。
你现在看到的宇宙，是过去的画面
换点简单的方式来思考，假设有一个长得像屁股的行星，距离地球有一光年之远，地球的光芒到达屁股行星需花费一年。换句话说，若是你现在朝着屁股行星的方向，脱下裤子跳起《蜡笔小新》里小新的舞蹈，屁股行星上那些长得像屁股的外星人，即使拿起望远镜，也要一年后才看得到你的屁股。
相对地，在距离地球一亿光年以外的某个行星上，外星人若用一台超高性能的望远镜望向地球，看到了地球的“现在”，借着刚才抵达地球的光芒，可以看到白垩纪恐龙正在玩耍的身影。它们会以为现在统治地球的主宰，正是这些悠然自得又巨大无比的家伙吧！至少在这一亿年间，他们都坚信不移。
我们看到的宇宙景象总是过去的画面，愈遥远的地方，愈能看到更久远的以往。连现在洒落在你家窗边的光线，也不是方才诞生的热腾腾光芒，而是大约八分钟前的阳光。虽然时间不能倒流，但只要你跑得比光速快，就可以在过去的光到达前，先占有一席之地。通过以前的光芒，窥探往昔的一切。虽然无法用这个方法，让你找回以前遗失的钱包，却可以看到丢失的瞬间，再看看之后钱包遇到了什么困境。
想回到过去，还是只能靠黑洞了？
接下来，让我们正式回到过去吧！我们能使用的方式只剩下时空扭曲。以相对性而言，最方便的途径是利用黑洞。这也意味着，刚才谈到的方法纯属荒诞不经。
黑洞分为多种形态，这里就不提复杂的名词了。要前往时间旅行，我们只要记住以下两种即可。母胎单身黑洞不会旋转，但以情侣模式诞生的黑洞则会旋转。母胎单身黑洞本来有个名字叫做“史瓦西黑洞”（由德国天文学家卡尔．史瓦西（Karl Schwarzschild）发现），听起来很复杂，所以我决定继续称为“母胎单身黑洞”。情侣黑洞则加一个字，称为“大黑洞”（最早在一九六三年，由新西兰科学家罗伊．克尔〔Roy Patrick Kerr〕发现）吧！
仿佛站在险象环生的悬崖边，不小心往前踩了一脚，整个人往下坠；在你一脚进入黑洞附近，有一条宛如生死一瞬间的警戒线──叫做“事件视界”（event horizon）。母胎单身黑洞的事件视界只有一个，大黑洞的事件视界却有两个。即便母胎单身黑洞只有一个事件视界，一旦跨越这个门槛，只有死路一条。就算是开玩笑，若能打开黑洞的门，跨过那条警戒线，之后的一切只能任凭想象了。
我会被黑洞吸进去，还是能成功逃脱？
有趣的事情，要从两扇门（事件世界）的大黑洞说起。理论上，这两扇门分别位于黑洞的外侧和内侧。打开第一扇门走进去，可能没有被疯狂吸入。但打开第二扇门，应该就会出现跟母胎单身黑洞一样的结果─被疯狂吸入。在此之前，介于两扇门之间，会发生趣味十足的事。
就像《哈利波特：消失的密室》，门与门之间的空间是未知的世界。虽然用门来比喻，但你可别以为两者之间的空间，就像卧房与书房间之间的走廊。其实这个空间，反而更接近蛋壳和蛋黄之间的蛋白。借此可以明白一件事，这个立体空间本身是以光速以上的速度快速旋转，就像游乐园的旋转设施，一站上去就头晕目眩。同样地，进入旋转空间的瞬间，就能转得比光速快。即使理论已经告诉我们，你不可能跑得比光速快，这个世界上没有比光速更快的物质。不过让你头昏眼花的四维空间本身就转得比光速快，所以你也在不得已的状况下，移动得比光速快。
假设你站在大黑洞第一扇门前的时间，是地球时间的下午三点。打开门走进去，用比光速更快的速度转了一圈后，出来时，你可能会回到上午十点的以往时空。而且在你进入第一扇门时，若能掌握方向，不是朝第二扇门、而是往黑洞的外侧转去，你可能会获得天大的好运。不但可以回到过去，还不会被黑洞吸进去永远出不来，从此成为黑洞逃脱的幸运儿。
时间旅行、时光机根本不存在吗？
理论增至来似乎行得通，却很难完全同意这种可能。有一派人士主张无法用时间旅行回到过去，他们提出了各种反驳的证据。其中最有力的一项，就是我们至今从未见过未来的旅客。如果在非常遥远的将来，有位天才科学家发明了时光机，他一定会搭乘它回到过去，而我们应该可以在人类史上找到他留下的痕迹。当然，他可能藏得很隐秘，躲起来偷窥，或把所有遇到的人都消除记忆。
不过，以常识来说，这个假设实在太费解。而且我想，科学家也不可能单枪匹马前来。就飞机的例子来看，自从莱特兄弟（Wright brothers）首度飞上天空，每年都有超过一亿名的旅客搭飞机。像时光机器这么令人叹为观止的东西，若没有包装成旅游产品，任谁也不信。而且假设真的有时光机，来自未来的旅客中，难免有比较粗心大意的人会留下什么线索吧？
单一宇宙陷时间悖论，那如果是多重宇宙？
但这个假设是在只有一个宇宙、也就是“单一宇宙”的条件下才能成立。可是单一宇宙却有可能陷入“时间悖论”──这个令人生畏的困境中。举例来说，你突然饿到头昏眼花，煮了一碗方便面来吃。吃完后，觉得方便面实在太美味了，想再吃一碗，又懒得出门买。于是搭上时光机，回到“方便面刚煮好端上桌，自己离开餐桌跑去洗手”的时间点，打算偷偷地吃掉那碗刚煮好的方便面，再回到现在。然而当你回到过去，吃掉方便面的前一刻，那碗方便面就已消失不见。你看似吃了两次方便面，实际上只能吃一次。若是立刻去做胃镜检查，胃里的方便面该是一人份、还是两人份？在单一宇宙的情况下，无法做出明确的答复。因为改变过去的瞬间，就会影响你所在的当下。
科学家用“多重宇宙”的理论解决了这个问题。实际上，宇宙并不是只有一个。即使回到过去，你到达的宇宙与你出发的宇宙长得极相似，事实上却是另一个宇宙。换个角度来看，你并不是回到可以改变你所在之处的过去，而是发生了“未来的你回到过去”的现象。这表示，你到达的地方是另一个未来。无论做了什么改变，对你出发的现在不会造成任何影响。当下消失的只有你这个人本身，时间仍继续流逝。就算你回到过去并遇到父母或朋友，他们也不是你在原本宇宙中认识的人。这个世界上有无限个宇宙，无限的你在无限的世界里，和无限的人们创建了无限的关系。
这里指的时间旅行，意味着你将走向另一个宇宙时空，而非回到你存在的过去。如此一来，可以站在时间旅行者的角度去思考这件事，时间悖论的问题解决了，你吃的方便面自然是两人份。你在原来世界吃的方便面，会随着你一起消失；而你抵达的新世界，吃下肚的方便面也会继续留在肚子里。也就是说，两个宇宙都把方便面送给你了。
时光机非万能，无法回到不存在的过去？
不过也有不同看法，有人认为，不能光凭至今没有来自未来的访客这一点，就否决掉时间旅行的可能性。美国物理学家罗恩．梅里特（Ronald Mallett，他奉献一生来研究时间旅行）提出假设，把时光机当作一种检查哨，从最初时光机开始运转的那一刻起，即把它当作回到过去的起点。这代表，时光机开始运行之前的过去，是没有时光机的时代；唯有时光机启动后，才是迎来了自由穿梭于时空中的新时代。这么看来，目前为止都看不到未来的旅客，也有道理。因为从未来的角度看，现在我们这个时代，正是他们无法回来的时代。
有趣的是，利用黑洞回到过去的时间旅行，也有相似概念。你能回到的过去，是从黑洞诞生的那一刻起开始算的时间。在黑洞诞生并让时空扭曲之前的时间，是你无法返回的过去。假设现在的时间是下午一点，你通过早上七点才形成的黑洞回到过去，如此一来，虽然你可以回到早上九点，却无法前往更早的凌晨五点。因为从黑洞的角度来看，早上七点以前的四维空间─这个概念本身就不存在。
所谓“时间旅行”，由你来定义
结束脑海中漫长的宇宙之旅，回到你唯一的世界吧！值得庆幸的是，你不必担心为过去或未来的问题，和恋人争吵。总有一天你会遇到心爱的人，与他分享爱，结下爱情的果实，生下漂亮的子女。如此一来，你就可以告诉育儿而疲惫不堪的伴侣，这一段话：
“来不及与你相遇的过去，我迫切想要知道你的过去，谢谢你让我看到这一切。”
通过一个长得与你极为相似的孩子，可以看到你的过去。在养育孩子的过程中，可以回想起早被遗忘的昔日时光，或许这才是真正的时间旅行。最后，祝福大家都能携家带眷，一同走向幸福的未来。