数学和物理学的区别，为什么可以穿越未来，却不可以回到过去？

　　“历史会改变。”——回到未来

　　《回到未来》这部电影是80年代具有代表性的科幻旅行题材。主要讲述了一个回到过去纠正历史错误的故事。相信很多人都看过！

　　

　　就算你没看过这个视频，就算你对科学不是很感兴趣，我相信你这辈子应该后悔过什么，甚至幻想过回到过去抽自己一巴掌！并改变你之间犯下的错误。除了回到过去，有些人还想穿越到未来，看看自己或后代是什么样子，试图通过调整现在来改变自己或后代未来的命运。

　　

　　穿越时空对于大家来说是一件非常有吸引力的事情！

　　

　　那么时间旅行在物理学中是可能的吗？首先，时间旅行不是人类的幻想，也不是科幻小说虚构的题材，而是有一定的科学理论支持的。而在科学中，时间旅行是无论我们做什么都无法阻止的事情。

　　

　　因为无论我们处于什么状态，无论我们是静止的还是加速到接近光速的状态，在我们自己的参照系中，我们的时间总是以同样的速度流逝，你的秒是还有一秒钟你会想，你能活100岁还是100岁。

　　

　　但是你的1秒不等于静态观察者的1秒，你的100年可能等于别人的500年，甚至更长。

　　

　　此外，我们知道光子或任何无质量粒子都以光速运行。在他们看来，时间并没有流逝，也就是时间是静止的，而在他们的运动方向上，无论距离多远，都没有被压缩到一个点，光子从发射到被吸收，瞬间完成.光子也无法体验自己旅行的过程。

　　

　　但是在我们外界的观察者看来，光子的传播是需要时间的，而时间的长短只与距离有关。

　　

　　除了光子和无质量胶子，宇宙中的大部分物质都是由质量构成的，运动速度总是被限制在低于真空中的光速。无论我们的运动状态如何，无论我们移动多快，光速对我们来说都是恒定的。

　　

　　光速不变原理给我们带来了一个很有趣的结果。如果你在观察一个人相对于你在运动，那么在你看来，他经历的时间会比你慢。

　　

　　对于时间膨胀的理解，我们常把它比作“光钟”。上下，我们算作1秒，但是当“光钟”动起来的时候，在我们静止不动的观察者眼里，光子的路径就会变长。如果光速不变，时间会变慢吗？向上。

　　同样，由于运动是相对的，在移动的观察者眼中，我们静止的时钟也会变慢，那么是谁的时钟变慢了呢？时间膨胀是谁的？谁他妈老了？

　　

　　这个问题就是爱因斯坦的“孪生悖论”，简单的回答就是如果我们选择一个共同的参照系（地球作为参照系），然后在同一个参照系中结束运动，那么旅行时间对于人来说会变慢，而对于以共同参照系保持相对静止的人来说，时间会以正常的速度流逝。

　　

　　另一种解释是，相对论效应只在惯性系中具有相同的意义，即没有参考系优于另一个，但这不包括非惯性系，因此航天器远离地球，而在返回的途中，他们经历了加速、减速、再加速的过程，所以飞船上的人不在惯性系中，所以地球上的人衰老得更快，而飞船上的人有时间膨胀的作用。

　　

　　所以，如果你想穿越到未来，就需要穿越到遥远的地方一次，然后加速到接近光速，以这个速度旅行一段时间，然后回到原来的起点观点。然后你可能会穿越到未来几个月、几十年甚至几百年。

　　

　　只要你的飞船有足够的动力，你就可以随心所欲地穿越到未来。

　　

　　但是回到过去可没那么简单。狭义相对论，或运动与时空之间的联系，只能让我们进入未来。但是回到过去需要考虑广义相对论，或者时空与物质（能量）之间的基本关系。我们知道，时间和空间是一个不可分割的整体，能量的存在可以使其弯曲变形。据我们目前所知，整个可观测宇宙的时空整体上是非常平坦的，没有任何可观测到的曲率，也没有任何形状和循环模式。

　　

　　但是在广义相对论的数学解中，我们可以回到过去。如果宇宙空间是一个封闭的圆形往复运动空间，你在一个空间方向上长时间运动，那么你可以回到原来的起点，比如：麦哲伦时你航行在地球的海洋上，并最终证明了地球是一个球体，闭环宇宙空间也是一个球体。

　　

　　在这个数学解中，不仅空间可以这样循环，时间也可以。这意味着我们可以回到过去。

　　

　　于是爱因斯坦想象了一个时空隧道，通过强大的能量，将时空折叠起来，我们人类就可以通过中间的虫洞回到过去。

　　

　　但是我们需要明确一点，数学上可行的不一定是物理上可见的。因为数学并没有描述真实的宇宙，它只是我们人类认识宇宙的工具，宇宙不一定非要按照所有的数学模型来设计自己。但物理学不同。物理学必须遵守客观事实和宇宙的客观规律，不能想当然。

　　

　　如果我们想穿越到未来，高速运动是可以实现的，但是回到未来不仅受到宇宙法则的限制，还会造成因果法则的混乱。

　　

　　如果我们回到过去改变历史，或者你回到过去阻止父母相识相爱，这显然违反了因果关系。并造成了时间悖论。

　　

　　所以时间可以循环的数学解在现实宇宙中是不存在的。我们的宇宙建立在物理学的基础上，而物理学只是数学解决方案的一个特殊子集。宇宙不需要完全按照数学规律发展。虽然时光倒流的想法很诱人，但过去终究是过去了，无法改变也无法恢复。宇宙不给我们重新开始和改正错误的机会。因此，我们做任何事情都要小心谨慎，三思而后行。