第25章
這导致了一個附加的效应，一位航天员可以在他出发之前即回到地球。這個性质使爱因斯坦非常沮丧，他曾经以为广义相对论不允许時間旅行。然而，鉴于爱因斯坦对引力坍缩和不确定原理的无端反对，這也许反而是一個令人鼓舞的迹象。因为我們可以证明，我們生存其中的宇宙是不旋转的，所以哥德尔找到的解并不对应于它。它還有一個非零的宇宙常数。宇宙常数是当爱因斯坦以为宇宙是不变时引进的。在哈勃发现了宇宙的膨胀后，就不再需要宇宙常数，而现在普遍认为它应为零。然而，之后从广义相对论又找到其他一些更合理的时空，它们允许旅行到過去。其中之一即是旋转黑洞的内部。另外一种是包含两根快速穿越的宇宙弦的时空。顾名思义，宇宙弦是弦状的物体，它具有长度，但是截面很微小。实际上，它们更像在巨大张力下的橡皮筋，其张力大约为1亿亿亿吨。把一根宇宙弦系到地球上，就会把地球在1/3o秒的時間裡从每小时零英裡（1英裡=公裡）加速到每小时60英裡（1英裡=公裡）。宇宙弦初听起来像是科学幻想物，但有理由相信，它在早期宇宙中可由在第五章讨论過的那种对称破缺机制而产生。因为宇宙弦具有巨大的张力，而且可以从任何形态起始，所以它们一旦伸展开来，就会加速到非常高的速度。
哥德尔解和宇宙弦时空一开始就扭曲，使得总能旅行到過去。上帝也许会创生了一個如此卷曲的宇宙，但是我們沒有理由相信他上帝会這样做。微波背景和轻元素丰度的观测表明，早期宇宙并沒有允许時間旅行的曲率。如果无边界设想是正确的，从理论的基础上也能导出這個结论。這样問題就变成：如果宇宙初始就沒有時間旅行所必须的曲率，我們能否随后把时空的局部区域卷曲到這种程度，以至于允许時間旅行？
快速恒星际或星系际旅行是一個密切相关的問題，也是科学幻想作家所关心的。根据相对论，沒有东西比光运动得更快。因此，如果我們向我們最近邻的恒星α-半人马座——发送空间飞船，由于它大约在4光年那么远，所以我們预料至少要8年才能等到旅行者们回来报告他们的发现。如果要去银河系中心探险，至少要10万年才能返回。相对论确实给了我們一些宽慰。這就是在第二章提及的双生子佯谬。
因为時間不存在惟一的标准，而每一位观察者都拥有他自己的時間。這种時間是用他携带的时钟来测量的，這样航程对于空间旅行者比对于留在地球上的人显得更短暂是可能的。但是，這对于那些只老了几岁的回程的空间旅行者，并沒有什么值得高兴的，因为他发现留在地球上的亲友们已经死去几千年了。這样，科学幻想作家为了使人们对他们的故事有兴趣，必须设想有朝一日我們能运动得比光還快。大部分這些作家似乎未意识到的是，如果你能运动得比光還快，则相对论意味着，你能向時間的過去运动，正如以下五行打油诗所描写的那样：
有位年轻小姐名怀特，
她能行走得比光還快。
她以相对性的方式，
在当天刚刚出发，
却已在前晚到达。
关键在于相对论认为不存在让所有观察者同意的惟一的時間测量。相反地，每位观察者各有自己的時間测量。如果一枚火箭能以低于光的速度从事件a（譬如2012年奥林匹克竞赛的100米决赛）至事件b（譬如α-半人马座议会第100，004届会议的开幕式），那么根据所有观察者的時間，他们都同意事件a发生于事件b之先。然而，假定飞船必须以超過光的速度才能把竞赛的消息送到议会，那么以不同速度运动的观察者關於事件a和事件b何为前何为后就众說纷纭。按照一位相对于地球静止的观察者，议会开幕也许是在竞赛之后。這样，這位观察者会认为，如果他不理光速限制的话，该飞船能及时地从a赶到b。然而，在α-半人马座上以接近光速在离开地球方向飞行的观察者就会觉得事件b，也就是议会开幕，先于事件a，也就是百米决赛发生。相对论告诉我們。对于以不同速度运动的观察者，物理定律是完全相同的。
這已被实验很好地检验過。人们认为，即使用更高级的理论去取代相对论，它仍然会被作为一個特性而保留下来。這样，如果超光速旅行是可能的，运动的观察者会說，就有可能从事件b，也就是议会开幕式，赶到事件a，也就是百米竞赛。如果他运动得更快一些，他甚至還来得及在赛事之前赶回，并在得知谁是赢家的情形下放下赌金。
要打破光速壁垒存在一些問題。相对论告诉我們，飞船的速度越接近光速，用以对它加速的火箭功率就必须越来越大。对此我們已有实验的证据，但不是空间飞船的经验，而是在诸如费米实验室或者欧洲核子研究中心的粒子加速器中的基本粒子的经验。我們可以把粒子加速到光速的％，但是不管我們注入多少功率，也不能把它们加速到超過光速壁垒。空间飞船的情形也是类似的：不管火箭有多大功率，也不可能加速到光速以上。
這样看来，快速空间旅行和往時間過去旅行似乎都不可行了。然而，還可能有办法。人们也许可以把时空卷曲起来，使得a和b之间有一近路。在a和b之间创造一個虫洞就是一個法子。顾名思义，虫洞就是一個时空细管，它能把两個几乎平坦的相隔遥远的区域连接起来。
虫洞两個端点之间在几乎平坦的背景裡的分离和通過虫洞本身的距离之间沒必要有什么关系。這样，人们可以想像，他可以创造或者找到一個从太阳系附近通到。半人马座的虫洞。虽然在通常的空间中地球和α-半人马座相隔20万亿英裡（1英裡=公裡），而通過虫洞的距离却只有几百万英裡（1英裡=公裡）。這样百米决赛的消息就能赶在议会开幕式前到达。然后一位往地球飞去的观察者也应该能找到另一個虫洞，使他从α-半人马座议会开幕在赛事之前回到地球。因此，虫洞正和其他可能的超光速旅行方式一样，允许人们往過去旅行。
时空不同区域之间的虫洞的思想并非科学幻想作家的发明，它的起源是非常令人尊敬的。
1935年爱因斯坦和纳珍·罗森写了一篇论文。在该论文中他们指出广义相对论允许他们称为“桥”，而现在称为虫洞的东西。爱因斯坦——罗森桥不能维持得足够久，使得空间飞船来得及穿越：虫洞会缩紧，而飞船撞到奇点上去。然而，有人提出，一個先进的文明可能使虫洞维持开放。人们可以把时空以其他方式卷曲，使它允许時間旅行。可以证明這需要一個负曲率的时空区域，如同一個马鞍面。通常的物质具有正能量密度，赋予时空以正曲率，如同一個球面。所以为了使时空卷曲成允许旅行到過去的样子，人们需要负能量密度的物质。
能量有点像金钱：如果你有正的能量，就可以用不同方法分配，但是根据本世纪初相信的经典定律，你不允许透支。這样，這些经典定律排除了時間旅行的任何可能性。然而，正如在前面几章所描述的，量子定律已经超越了经典定律。量子定律是以不确定性原理为基础的。量子定律更慷慨些，只要你总的能量是正的，你就允许从一個或两個賬號透支。换言之，量子理论允许在一些地方的能量密度为负，只要它可由在其他地方的正的能量密度所补偿，使得总能量保持为正的。量子理论允许负能量密度的一個例子是所谓的卡西米尔效应。正如我們在第七章看到的，甚至我們认为是“空”的空间也充满了虚粒子和虚反粒子对，它们一起出现分离开，再返回一起并且相互湮灭。现在，假定人们有两片距离很近的平行金属板。金属板对于虚光子起着类似镜子的作用。事实上，在它们之间形成了一個空腔。它有点像风琴管，只对指定的音阶共鸣。這意味着，只有当平板间的距离是虚光子波长（相邻波峰之间的距离）的整数倍时，這些虚光子才会在平板之中的空间出现。如果空腔的宽度是波长的整数倍再加上部分波长，那么在前后反射多次后，一個波的波峰就会和另一個波谷相重合，這样波动就被抵消了。
因为平板之间的虚光子只能具有共振的波长，所以虚光子的数目比在平板之外的区域要略少些，在平板之外的虚光子可以具有任意波长。所以人们可以预料到這两片平板遭受到把它们往裡挤的力。实际上已经测量到這种力。并且和预言的值相符。這样，我們得到了虚粒子存在并具有实在效应的实驗證据。
在平板之间存在更少虚光子的事实意味着它们的能量密度比它处更小。但是在远离平板的“空的”空间的总能量密度必须为零，因为否则的话，能量密度会把空间卷曲起来，而不能保持几乎平坦。這样，如果平板间的能量密度比远处的能量密度更小，它就必须为负的。
這样，我們对以下两种现象都获得了实验的证据。第一，从日食时的光线弯折得知时空可以被卷曲。第二，从卡西米尔效应得知时空可被弯曲成允许時間旅行的样子。所以，人们希望随着科学技术的推进，我們最终能够造出時間机器。
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