黑洞附近的时间旅行：从理论到现实
黑洞附近的时间旅行：从理论到现实
2024年12月，美国范德比尔特大学物理学家洛伦佐·加瓦西诺（Lorenzo Gavassino）在《经典与量子引力》期刊发表了一项突破性研究，首次通过量子力学解决了时间旅行中的“祖父悖论”，为时间旅行的可能性提供了新的理论支持。
这一发现不仅颠覆了传统的物理学认知，也重新点燃了人类对时间旅行的遐想。特别是在极端天体——黑洞附近，时间旅行是否真的有可能实现？
黑洞附近的时空扭曲
2024年5月，牛津大学科学家领导的国际团队在《皇家天文学会月报》发表了一项重大发现：他们首次证实了黑洞周围存在一个“坠落区”，即物质不再像螺旋一样围绕黑洞旋转，而是直接坠入黑洞的区域。这一发现验证了爱因斯坦广义相对论的一个关键预测。
根据广义相对论，有质量的物体会导致空间和时间的结构发生扭曲。在黑洞这种极端天体附近，时空扭曲达到了极致。爱因斯坦预测，在黑洞边界之外必定存在一点，粒子在此处无法再维持稳定的圆形轨道，而是以接近光速的速度向黑洞坠落。
牛津大学物理系博士安德鲁・穆默里（Andrew Mummery）表示：“这是我们第一次观察到等离子体如何从恒星外缘剥离，最终坠入黑洞中心，这一过程发生在距离我们大约 10,000 光年外。”
引力时间膨胀的实验证据
早在1959年，庞德-雷布卡实验就首次观察到了引力时间膨胀现象。这个实验通过比较在地球不同高度上发射和接收的光频率，证实了在不同的重力场中，时间流逝的速率是不同的。后来的实验，例如重力探测器A，也对这一现象进行了验证和支持。
引力时间膨胀表明，位于不同引力强度区域的观察者所经历的时间是有差异的。如果你靠近一个巨大的引力源，比如一个行星或恒星，时间对你来说就会变慢。这就像宇宙中的慢动作效果。但如果你远离它，时间就会加快。通过在不同高度放置原子钟的实验已经证明了这一点——越接近地球表面，时钟走得越慢。
时间旅行的理论可能性
加瓦西诺的研究提出了一种令人着迷的解决方案。他从物理学家卡洛·罗韦利的研究中汲取灵感，证明了热力学行为在封闭类时曲线上会发生根本性的变化。在这样的循环中，会出现可以消除熵的量子涨落——这个过程与我们在日常生活中所经历的完全不同。
这些波动可能会对时间旅行者产生巨大影响。例如，随着熵的减少，一个人的记忆可能会消失，衰老也会逆转。加瓦西诺问道：“熵增加是我们死亡的原因。如果逆转死亡，会发生什么呢？”这种现象甚至可以使不可逆转的事件（比如杀死自己的祖父）在时间循环中暂时消失，从而使悖论完全失效。
尽管这一理论框架令人振奋，但闭合时间曲线是否真实存在仍是未知。许多物理学家对此持怀疑态度。例如，1992年斯蒂芬·霍金提出了著名的“时序保护猜想”，认为物理定律可能首先就阻止了时间循环的形成。这可能涉及时空在循环建立之前变得异常——或崩溃。
结语
虽然目前的科学研究尚未发现能让时间逆行的证据，但黑洞附近极端的时空扭曲确实为时间旅行提供了理论上的可能性。随着科技的进步和对量子力学、广义相对论理解的深入，我们或许能更接近这一宇宙奥秘的真相。正如加瓦西诺所说，即使时间循环并不存在，对其理解和建模也能让我们深入了解物理世界真实的现象。