閃電俠真的能回到過去嗎?時間怎麼流動?為何我們看不到時間旅人?科幻迷必讀
為何時間似乎只能向前流?三支「時間箭矢」幫你看清楚
要理解為何我們不能倒回過去,史蒂芬·霍金提出了三支時間箭矢的構想:心理學箭矢、熱力學箭矢和宇宙箭矢。心理學箭矢指的是我們主觀感受時間由過去流向未來;熱力學箭矢來自熱力學第二定律,世界趨向熵(混亂)增加;宇宙箭矢則和宇宙膨脹、物質越來越分散有關。這三者方向一致時,我們看到的就是杯子掉地摔碎、房間越來越亂的現象。
熵是什麼?用生活例子理解熱力學箭矢
熵可以理解為「混亂程度」。整齊的房間熵小,髒亂房間熵大;完整的杯子熵比碎片時小。熱力學第二定律告訴我們:孤立系統的總熵會增加。你自己整理房間能讓那個房間熵變小,但你整理時耗掉的能量會讓周遭系統(例如放出熱)增加更多熵,整體仍是熵增加。
心理學箭矢與生命的限制:為何我們感受不到逆時間?
我們以感官接收外界訊號、以神經活動處理資訊,神經活動需要能量,而生物代謝也必須遵守熱力學定律。換句話說,如果心理時間箭矢與熱力學箭矢相反,我們就無法以現有生理機制存在或感知,這是所謂的弱人擇原理:只有當兩者同向時,智慧生命才可能出現並問這個問題。
超光速移動能否「回到過去」?相對論的提醒
電影裡閃電俠以超光速奔跑回到過去的畫面很爽,但在愛因斯坦相對論裡,物體若有質量,要加速到光速所需能量會趨近無限。接近光速時,時間會發生相對差異(時間膨脹):高速移動的人相對於靜止的人會經歷較少的時間,這可以讓你「前往未來」,但要真正回到過去,僅靠把自己加速並非易事。
超光速會造成不同觀察者看到不同時間順序的例子
舉個生活化例子:閃電俠在街上跟粉絲說拜拜,然後以超光速趕去會議。從粉絲的角度,他先看到閃電俠說拜拜,後看到會議;但若蝙蝠俠也以高速移動,他的觀察順序可能不同,導致對事件先後有歧異。這不是電影特效,而是相對論中不同參考系會看到不同時間序列的真實效果。
蟲洞:折疊時空的捷徑與負能量的角色
如果直接讓物體超越光速太困難,另一個想法是皺摺時空、在兩地之間開一個「捷徑」,也就是蟲洞(Einstein–Rosen bridge)。1935年愛因斯坦與羅森提出這種解,理論上能連接不同時空區域。但要把時空向內凹,需要負能量或負質量的物質來撐開蟲洞口。
負能量真的存在嗎?卡西米爾效應與量子漲落
在量子力學中,真空並不空無一物,會有正負粒子對短暫出現與湮滅,稱為量子漲落。這種機制能在局部產生負能量密度。卡西米爾效應就是利用兩塊金屬板在真空中排斥某些波長,測得微小的負能量效應,實驗上在1996年等已有觀測紀錄。這為製造負能量提供了理論與實驗基礎,雖然要用它來支撐可通行的人類蟲洞,仍是天文數字級的挑戰。
蟲洞會塌嗎?時空旅行的技術障礙
後續計算顯示,典型的愛因斯坦-羅森橋會在任何物體通過前就塌縮成奇異點,通道太小、壽命太短。理論上如果能找到或製造足夠的負能量、並穩定維持蟲洞,也許能打開可通行的捷徑,但目前還停留在理論或高難度的實驗構想階段。
霍金的時間旅人派對:一個有趣的實驗與推論
霍金曾在2009年辦過一個公開的「時間旅人派對」,把邀請函放在派對結束後公開,希望未來的人能回到過去參加;結果無人出現。霍金認為這支持時間旅人不存在的看法,但也有人提出其他解釋:未來的人可能受到自我限制、法律或某種「時空管理」而不公開介入過去。
時間悖論與多重宇宙的可能解法
為了解決像祖父悖論等時間悖論,科學家與哲學家提出不同方案,其中之一是多重宇宙或多世界詮釋:改變過去會分岔出另一條平行時間線,彼此互不干擾。這在近年科幻電影裡非常熱門,也是現代討論時光旅行時常被拿出來的一種思路。
小結與思考題
總結來說:按照我們現有的物理理解,時間向前流與熵增加密切相關,逆轉時間涉及深刻的能量與生物存在問題;相對論允許不同速率的觀察者看到不同的時間順序、而基於量子效應的負能量則提供了蟲洞的理論可能性,但要實際讓人類回到過去,仍有巨大技術與理論障礙。最後留一個問題給你:如果技術允許回到過去,你會改變哪一件事?為什麼?
