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【為什麼我們挑選這本書】時空旅行，或是穿越，是現在的小說、影劇和電影相當愛用的題材，你是否也常想起小時候看哆啦 A 夢，時光機穿梭在過去和未來之間的畫面？現在科技這麼發達，時空旅行何時將能成真？
本文選自《你也被唬弄了嗎？20 個最容易被誤解的科普知識》，作者軌道君（궤도）是年輕的科學知識傳播者，畢業於韓國延世大學天文宇宙學系與研究所，他日以繼夜地思考新點子，希望可以解惑大眾都想知道的事。（責任編輯：徐宇儂）
行至中年才陷入黃昏之戀的人們，經常會幻想：「年輕時的他，會是什麼模樣？」我認為，比起從肉體關係衍生出的好奇心，這樣的想像層次更高。那段我們失去的過往、來不及與你相遇的時光、還未擁有對方時，你的戀人會以什麼面貌、在煩惱什麼事情中，度過他的每一天呢？我腦中模糊地想起這些，思緒自然而然地飄到了未來，屆時的我們又會變成什麼樣子？
愛因斯坦相對論，是時間旅行的基礎？
前往未來的時間旅行非常簡單。市面上早已推出，只要開啟程式就會帶你到未來的時間旅行遊戲（一玩起來就讓人忘記時間，抬頭一看，才發現兩個月過去了。如三大惡魔般的時間旅行遊戲：《文明帝國系列》、《足球經理系列》、《魔法門之英雄無敵系列》。）。但實際上，這種方法還不足以納入時間旅行的範疇。倍感魅力的時間旅行，應該由我們操縱時間，但在遊戲中卻無法這樣。舉例來說，如果你搭乘時光機到十年後的未來，你的年齡應該與昨天一致。但若是透過這種容易上癮的電玩前往未來，你仍會遵循大自然法則慢慢老去。
為了實現未來的時間旅行，我們需要愛因斯坦的相對論，他早已提出兩種有模有樣的方法。像電影和漫畫中看到的，以使用者為中心的旅行方式，奉勸大家不要過於幻想。自從赫伯特．喬治．威爾斯（Herbert George Wells）在一八九五年，首次將時光機的概念運用在人類身上後，自此已過了一百二十多年，但直到現在，我們還是夢想能「砰！」地一聲瞬間消失後，隨心所欲地前往任何時空。然而現實是，一旦你消失後，就不能再度出現。
因為在現代物理學中，沒有任何方法可以讓你消滅之後又重新復活，頂多只能讓你周遭的時間變慢。除了你之外，外面世界的時間會瞬間消失。如果你真的想試一下，不妨參考下列內容：
1. 依據狹義相對論的原理，如果移動的速度快到接近光速，移動中的人感受到的時間會變慢。
2. 依據廣義相對論的原理，若靠近像黑洞重力極強的物體，時間也會變得比較慢。
只要利用上述兩種拖延時間的方法，就能前往未來。換句話說，若是高速移動或從黑洞附近返回，時間會變得比別人慢。假設你在宇宙船上看了一年的漫畫，再健康地返回地球，你的朋友早就變成大你十歲的老人了。因為在這緩緩流逝的一年內，除了你以外，其他人都在須臾之間度過了十年的歲月。當然，想接近光速並非易事，而且去到黑洞附近後，也很難保證能安全返回。目前而言，能讓年輕的你前往未來的方式，只有這些了。
跑得比光更快，就能回到過去？
與去未來相比，回到過去當然更有趣。因為不管去了多遙遠的未來，只會被當作一隻傻呼呼的猴子。如果你到了科學極度發達、變成另一番天地的未來世界，或許短時間內會感到神奇，但除此之外，就什麼也沒有了。因此這裡跟你毫無關係，只是另一個觸不可及的世界。若是你想改變什麼，或得到實質上的好處，唯有回到過去，才是最佳的選擇。
可惜的是，要讓這個選擇變成現實，恐怕不容易。簡單點思考，根據狹義相對論的時間膨脹公式，若以接近光的速度奔跑，時間就會愈變愈慢；在跑速到達光速時，時間反而會停止。若此時再加快速度，甚至超越光速的話，時間會不會倒流呢？我真是想得太簡單了，人跑得再快，也比不上光速。不！應該說，能比光移動更快的物質，本身就不存在（除了未被發現的假想粒子「迅子」〔 tachyon 〕之外）。
宇宙的四維空間在膨脹或旋轉的情況下，或許轉得比光速更快（在旋轉的黑洞裡，偶爾會出現四維空間比光速旋轉更快的情況）。但這不算是物質，只能排除在外。即使比光速更快的移動真的存在，時間也不會倒流，只會產生毫無意義的虛數（在時間膨脹公式中，時間變成負數的話，會產生倒流現象）。回到過去與前往未來的時間旅行完全不同，而無法回到過去，也與你的跑步實力毫不相關。
DC 超人讓地球反轉，救死去的女友？
地球自轉一圈是一天，如果讓地球自轉速度變慢，這一天就會變得比較漫長，時間流動也會變慢。若把地球反方向轉，是不是就能回到過去？DC 漫畫裡的超人也是這樣認為。
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一九七八年的電影《超人》，超人為了挽救意外死亡的女友，試圖讓地球反方向轉，想藉此展開時間旅行。遺憾的是，實際上並不會因為改變地球自轉的方向，就能回到過去。就算以接近光的速度繞著地球飛行，在狹義相對論的作用下，只有超人本人的時間會變慢。不過，也許失去心愛的人是令人不捨的事，所以電影的最後，超人還是讓時光倒流，回到過去並救回了女友。相反地，卻讓觀眾失去學習知識的機會。
話說到這，我已經可以看到，你對回到過去的時間旅行失去信心的樣子。現在放棄還為時過早，關於回到過去的方法和理論，學者至今仍鍥而不捨地研究。即使無法親自回到過去，但像偷窺狂一樣窺視過往，其實並非難事。對於每天都在觀測宇宙的天文學家，這又是習以為常的小事。
你現在看到的宇宙，是過去的畫面
換點簡單的方式來思考，假設有一個長得像屁股的行星，距離地球有一光年之遠，地球的光芒到達屁股行星需花費一年。換句話說，若是你現在朝著屁股行星的方向，脫下褲子跳起《蠟筆小新》裡小新的舞蹈，屁股行星上那些長得像屁股的外星人，即使拿起望遠鏡，也要一年後才看得到你的屁股。
相對地，在距離地球一億光年以外的某個行星上，外星人若用一台超高性能的望遠鏡望向地球，看到了地球的「現在」，藉著剛才抵達地球的光芒，可以看到白堊紀恐龍正在玩耍的身影。它們會以為現在統治地球的主宰，正是這些悠然自得又巨大無比的傢伙吧！至少在這一億年間，他們都堅信不移。
我們看到的宇宙景象總是過去的畫面，愈遙遠的地方，愈能看到更久遠的過往。連現在灑落在你家窗邊的光線，也不是方才誕生的熱騰騰光芒，而是大約八分鐘前的陽光。雖然時間不能倒流，但只要你跑得比光速快，就可以在過去的光到達前，先占有一席之地。透過以前的光芒，窺探往昔的一切。雖然無法用這個方法，讓你找回以前遺失的錢包，卻可以看到丟失的瞬間，再看看之後錢包遇到了什麼困境。
想回到過去，還是只能靠黑洞了？
接下來，讓我們正式回到過去吧！我們能使用的方式只剩下時空扭曲。以相對性而言，最方便的途徑是利用黑洞。這也意味著，剛才談到的方法純屬荒誕不經。
黑洞分為多種形態，這裡就不提複雜的名詞了。要前往時間旅行，我們只要記住以下兩種即可。母胎單身黑洞不會旋轉，但以情侶模式誕生的黑洞則會旋轉。母胎單身黑洞本來有個名字叫作「史瓦西黑洞」（由德國天文學家卡爾．史瓦西（Karl Schwarzschild）發現），聽起來很複雜，所以我決定繼續稱為「母胎單身黑洞」。情侶黑洞則加一個字，稱為「大黑洞」（最早在一九六三年，由紐西蘭科學家羅伊．克爾〔Roy Patrick Kerr〕發現）吧！
彷彿站在險象環生的懸崖邊，不小心往前踩了一腳，整個人往下墜；在你一腳踏入黑洞附近，有一條宛如生死一瞬間的警戒線──叫作「事件視界」（event horizon）。母胎單身黑洞的事件視界只有一個，大黑洞的事件視界卻有兩個。即便母胎單身黑洞只有一個事件視界，一旦跨越這個門檻，只有死路一條。就算是開玩笑，若能打開黑洞的門，跨過那條警戒線，之後的一切只能任憑想像了。
我會被黑洞吸進去，還是能成功逃脫？
有趣的事情，要從兩扇門（事件世界）的大黑洞說起。理論上，這兩扇門分別位於黑洞的外側和內側。打開第一扇門走進去，可能沒有被瘋狂吸入。但打開第二扇門，應該就會出現跟母胎單身黑洞一樣的結果─被瘋狂吸入。在此之前，介於兩扇門之間，會發生趣味十足的事。
就像《哈利波特：消失的密室》，門與門之間的空間是未知的世界。雖然用門來比喻，但你可別以為兩者之間的空間，就像臥房與書房間之間的走廊。其實這個空間，反而更接近蛋殼和蛋黃之間的蛋白。藉此可以明白一件事，這個立體空間本身是以光速以上的速度快速旋轉，就像遊樂園的旋轉設施，一站上去就頭暈目眩。同樣地，進入旋轉空間的瞬間，就能轉得比光速快。即使理論已經告訴我們，你不可能跑得比光速快，這個世界上沒有比光速更快的物質。不過讓你頭昏眼花的四維空間本身就轉得比光速快，所以你也在不得已的狀況下，移動得比光速快。
假設你站在大黑洞第一扇門前的時間，是地球時間的下午三點。打開門走進去，用比光速更快的速度轉了一圈後，出來時，你可能會回到上午十點的過往時空。而且在你進入第一扇門時，若能掌握方向，不是朝第二扇門、而是往黑洞的外側轉去，你可能會獲得天大的好運。不但可以回到過去，還不會被黑洞吸進去永遠出不來，從此成為黑洞逃脫的幸運兒。
時間旅行、時光機根本不存在嗎？
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理論上看來似乎行得通，卻很難完全同意這種可能。有一派人士主張無法用時間旅行回到過去，他們提出了各種反駁的證據。其中最有力的一項，就是我們至今從未見過未來的旅客。如果在非常遙遠的將來，有位天才科學家發明了時光機，他一定會搭乘它回到過去，而我們應該可以在人類史上找到他留下的痕跡。當然，他可能藏得很隱密，躲起來偷窺，或把所有遇到的人都消除記憶。
不過，以常識來說，這個假設實在太費解。而且我想，科學家也不可能單槍匹馬前來。就飛機的例子來看，自從萊特兄弟（Wright brothers）首度飛上天空，每年都有超過一億名的旅客搭飛機。像時光機器這麼令人嘆為觀止的東西，若沒有包裝成旅遊產品，任誰也不信。而且假設真的有時光機，來自未來的旅客中，難免有比較粗心大意的人會留下什麼線索吧？
單一宇宙陷時間悖論，那如果是多重宇宙？
但這個假設是在只有一個宇宙、也就是「單一宇宙」的條件下才能成立。可是單一宇宙卻有可能陷入「時間悖論」──這個令人生畏的困境中。舉例來說，你突然餓到頭昏眼花，煮了一碗泡麵來吃。吃完後，覺得泡麵實在太美味了，想再吃一碗，又懶得出門買。於是搭上時光機，回到「泡麵剛煮好端上桌，自己離開餐桌跑去洗手」的時間點，打算偷偷地吃掉那碗剛煮好的泡麵，再回到現在。然而當你回到過去，吃掉泡麵的前一刻，那碗泡麵就已消失不見。你看似吃了兩次泡麵，實際上只能吃一次。若是立刻去做胃鏡檢查，胃裡的泡麵該是一人份、還是兩人份？在單一宇宙的情況下，無法做出明確的答覆。因為改變過去的瞬間，就會影響你所在的當下。
科學家用「多重宇宙」的理論解決了這個問題。實際上，宇宙並不是只有一個。即使回到過去，你到達的宇宙與你出發的宇宙長得極相似，事實上卻是另一個宇宙。換個角度來看，你並不是回到可以改變你所在之處的過去，而是發生了「未來的你回到過去」的現象。這表示，你到達的地方是另一個未來。無論做了什麼改變，對你出發的現在不會造成任何影響。當下消失的只有你這個人本身，時間仍繼續流逝。就算你回到過去並遇到父母或朋友，他們也不是你在原本宇宙中認識的人。這個世界上有無限個宇宙，無限的你在無限的世界裡，和無限的人們建立了無限的關係。
這裡指的時間旅行，意味著你將走向另一個宇宙時空，而非回到你存在的過去。如此一來，可以站在時間旅行者的角度去思考這件事，時間悖論的問題解決了，你吃的泡麵自然是兩人份。你在原來世界吃的泡麵，會隨著你一起消失；而你抵達的新世界，吃下肚的泡麵也會繼續留在肚子裡。也就是說，兩個宇宙都把泡麵送給你了。
時光機非萬能，無法回到不存在的過去？
不過也有不同看法，有人認為，不能光憑至今沒有來自未來的訪客這一點，就否決掉時間旅行的可能性。美國物理學家羅恩．梅里特（Ronald Mallett，他奉獻一生來研究時間旅行）提出假設，把時光機當作一種檢查哨，從最初時光機開始運轉的那一刻起，即把它當作回到過去的起點。這代表，時光機開始運作之前的過去，是沒有時光機的時代；唯有時光機啟動後，才是迎來了自由穿梭於時空中的新時代。這麼看來，目前為止都看不到未來的旅客，也有道理。因為從未來的角度看，現在我們這個時代，正是他們無法回來的時代。
有趣的是，利用黑洞回到過去的時間旅行，也有相似概念。你能回到的過去，是從黑洞誕生的那一刻起開始算的時間。在黑洞誕生並讓時空扭曲之前的時間，是你無法返回的過去。假設現在的時間是下午一點，你透過早上七點才形成的黑洞回到過去，如此一來，雖然你可以回到早上九點，卻無法前往更早的凌晨五點。因為從黑洞的角度來看，早上七點以前的四維空間─這個概念本身就不存在。
所謂「時間旅行」，由你來定義
結束腦海中漫長的宇宙之旅，回到你唯一的世界吧！值得慶幸的是，你不必擔心為過去或未來的問題，和戀人爭吵。總有一天你會遇到心愛的人，與他分享愛，結下愛情的果實，生下漂亮的子女。如此一來，你就可以告訴育兒而疲憊不堪的伴侶，這一段話：
「來不及與你相遇的過去，我迫切想要知道你的過去，謝謝你讓我看到這一切。」
透過一個長得與你極為相似的孩子，可以看到你的過去。在養育孩子的過程中，可以回想起早被遺忘的昔日時光，或許這才是真正的時間旅行。最後，祝福大家都能攜家帶眷，一同走向幸福的未來。
（本文書摘內容出自《你也被唬弄了嗎？20 個最容易被誤解的科普知識》，由 臺灣商務 授權轉載，並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題；首圖來源：pixabay。）
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