他最近接受了《科学美国人》的采访，在采访中他讨论了时间旅行的可能性以及他对科学和流行文化的看法。经编辑的采访记录如下。

《科学美国人》：您对时间旅行的看法有何变化？

加来道雄：在20世纪90年代，如果一个严肃的物理学家讨论时间旅行，他会受到整个科学界的嘲笑。人们会在背后批评他，他的科学声誉将被毁，他永远不会获得终身教职。在过去的20年里，科学界对时间旅行的态度发生了巨大的变化，我在我的书《多维空间》（超空间）中也表达了这一观点。曾几何时，物理学家需要证明时间旅行是可能的，但现在想要证明时间旅行不可能的物理学家面临着压力。

《科学美国人》：科学家什么时候开始认真思考时间旅行的？

加来道雄：1949 年，爱因斯坦在普林斯顿大学的同事、过去一千年最伟大的逻辑学家之一库尔特·哥德尔发现了爱因斯坦的广义相对论方程之一。解，这个解描述的宇宙是旋转的。如果宇宙真的在旋转，那么如果你乘坐火箭绕宇宙航行，出发前你会回来。

爱因斯坦也对这个解决方案感到非常困扰。在牛顿看来，时间的长河是笔直的、连续的、一致的。它从不偏离，总是以同样的速度流逝，以自己的方式承载着世间的一切。后来，爱因斯坦认为时间“并不那么稳定。时间的长河蜿蜒曲折，绕着恒星和星系加速或减速”。到了1949年，哥德尔发现时间长河中可能存在漩涡。这就是所谓的“封闭类时曲线”。在爱因斯坦的回忆录中，他承认这些确实是他的方程的解，但他也相信我们可以在物理上丢弃它们，因为宇宙正在膨胀而不是旋转。

当科学家重新检查爱因斯坦方程之前的一些解时，他们发现还有其他解也允许时间旅行。 1937 年，W. J. van Stockum 提出了一个旋转无限长圆柱体的解决方案，就像五月柱（欧洲传统的五月柱由树干制成）。这是一根编好的杆子，漆成五颜六色，杆子顶上有一个花环，上面系着彩色丝带。每个人都围着它唱歌跳舞）。如果你绕着这根“五月柱”跳舞，你就会回到出发前的原地。地点。 1963年，数学家罗伊克尔发现，旋转的黑洞会塌陷成一个压缩物质环而不是一个点。如果穿过这个环的中间，你可能会经历时空旅行，甚至穿越到另一个宇宙。数学家将这个空间称为“多重连通空间”，物理学家将其称为虫洞。 20 世纪80 年代末，加州理工学院物理学家基普·索恩(Kip Thorne) 和他的同事发现了爱因斯坦方程的另一组解，表明虫洞是可以穿越的。就像连接平行宇宙的电梯一样，这些解决方案有一个“向上按钮”和一个“向下按钮”，在某些情况下，您可以像电影中一样轻松地穿越它们。和爱丽丝一样，你可以进入“镜子世界”，然后回到原来的世界。

《科学美国人》：那么虫洞从何而来？

加来道雄：我们可以将虫洞从真空中拉出来，因为它们无处不在。我们认为在非常小的尺度（10^-33厘米）下，时空充满了气泡。在这个量子尺度上，占主导地位的结构可能是虫洞、小气泡和凭空产生然后湮灭的宇宙。如果你能操纵这些所谓的量子气泡，那么你就可以穿过某个小气泡。提出时间机器设计的基普·索恩表示，我们也许能够抓住其中一个气泡，将其膨胀，用负能量稳定它，并创建一个虫洞。

《科学美国人》：负能量？

加来道雄：负能量是低于真空状态的能量，或者说“静止无物的状态”。我们想象两个不带电的平行板。由于它们都是静止的，我们可以假设它的能量为零。但如果你真正计算它的能量（使用量子场论），你会发现板块之间的空间实际上充满了移动的虚粒子。这些虚拟粒子使两块板之间的压力小于板外的压力，因此平行板将被挤压在一起。两个板块原本处于零能量状态，因此当它们之间的距离减小时，它们将进入较低能量的状态。这就是所谓的卡西米尔效应。这种效应极其微弱，需要极其精密的实验设备才能探测到，但它是真实存在的，并不是科幻小说中的幻想。 —— 我们已经在实验室观察到负能量。

《科学美国人》：科幻电影中将粒子“传真”到过去的做法有科学依据吗？

加来道雄：过去十年，“量子隐形传态”领域取得了巨大进展，这不再只是科幻小说中才能出现的东西。实际上，我们不是在谈论通过时间传送柯克船长，而是通过空间传送单个光子。也许几十年后我们将能够首次传递由几千个分子组成的病毒，但现在，这是我们能做的极限。而且我们只能传送空间中的物体，而不能传送时间中的物体。然而，物质传输的概念并不只是一个幻想。我的书中也提出了这个概念，所以这一点还是有一定的事实依据的。

《科学美国人》：在电影《时间线》 中，角色们前往公元1357 年的法国，因为虫洞通向那里。他们还有六个小时的时间返回，但是过去的六个小时和当前的六个小时是同步的。这有什么意义吗？

加来道雄：这要看情况。关于时间机器有很多想法。从真空中创建的虫洞会随机连接时空中的任意两点，因此没有人知道它的另一端会通向哪里。虫洞更有可能连接到我们的过去而不是现在。此外，如果虫洞的每个开口相对于彼此静止，那么时间在每个开口处都会过得同样快。

《科学美国人》：建造这样一台时间机器的可行性如何？

加来道雄：它实际上需要与整个恒星一样多的能量。这就需要比我们先进得多的文明，极其先进的文明，能够操纵负能量，创造出回到过去的时空之门。但是，一旦你能够获得如此大量的负能量，你就可以建造一台时间机器，它不仅遵循爱因斯坦方程，而且还可能遵循量子理论。你需要弦理论来调和所有理论上的差异，比如确保当你打开或关闭时间机器时，引力子的洪流不会把你煮熟。也许一些悲观主义者会说，量子效应仍然可能导致时间机器爆炸，但现在举证的责任落到了他们身上：以前，相信时间旅行的人需要证明时间旅行的可行性，但现在他们持怀疑态度时间旅行者需要证明时间旅行的不可能性——，但到目前为止所有此类尝试都失败了。

《科学美国人》：时间旅行不会导致悖论吗？

加来道雄：目前主要有四五种悖论。其中最著名的是所谓的“祖父悖论”，即如果你回到过去并在你出生前杀死你的父母，你怎么可能出生并在你出生前杀死你的父母呢？呢绒？关于这个问题有两种主要的思想流派。第一个是俄语学校。哥本哈根大学的伊戈尔·诺维科夫是著名的宇宙学家。他认为，如果人们回到过去，他们的自由意志就会因为某种原因而受到限制。总会发生一些事情来阻止你在出生前杀死你的父母。或者让我们举个例子，如果你回到伊丽莎白女王的军队击败西班牙无敌舰队，给西班牙一艘带有机枪的潜艇，从而改变人类历史的时候，我们现在都说西班牙语了。诺维科夫相信这不可能发生，当你回到过去并将潜艇交给西班牙时，一定有什么东西阻止了你。不过，我的观点是，未来的先进文明或许可以直接向西班牙派遣潜艇，这样就不用担心自由意志受到限制，无生命的物质也可以通过时间机器改变历史。这就是为什么我对诺维科夫的解释持保留态度：认为宇宙法则有助于防止悖论的出现可能太过分了。

《科学美国人》：那么如何解决这个悖论呢？

加来道雄：我更喜欢“多个世界”的解释。 （编者注：量子物理学使用概率波函数来描述粒子，因此在波函数崩溃之前其位置是不确定的。直到波函数崩溃时粒子才有确切的位置，尽管这是随机确定的。）更多世界理论表明，波函数可能永远不会崩溃，也许每次遇到障碍都会分叉。因此，随着波函数不断分叉，时间线也不断分叉。我们只是碰巧处于波函数的这个分支上，但我们错误地认为我们是唯一的。在其他分支机构，那里的人们也感觉自己是唯一的分支机构。事实上，没有人的波函数会塌缩。

至于时间旅行，实际上是从波函数的一个分支到另一个分支，从一个时间线到另一个时间线，而且这些时间线看起来非常相似。如果多世界理论是真的，那就意味着如果你回到过去，在你出生之前杀死你的父母，那么他们就会成为别人的父母，时间线在这里出现分歧。你的父母只是在你的世界和时间线上生下了你。所以，如果我们有多世界理论，那么就不存在所谓的悖论，只是时间线不同而已。

《科学美国人》：物理学家研究时间机器的价值是什么？

加来道雄：物理学领域有一个定理：如果某件事不被禁止，那么它就是必要的。所以如果我们假设我们能够理解世界上一切事物的规律，那就意味着我们必须回答所有“怎么来”的问题，比如宇宙是在哪里创造的，大爆炸是如何产生的，奇点是什么现在，我们对因果关系的理解仍然存在很大差距。 —— 迄今为止，所有利用“时间保护”假说来禁止时间旅行的尝试都失败了，这表明我们并没有真正理解因果律。如果你仔细检查计算，你会惊讶地发现，每次你试图证明或反驳时间旅行时，你都需要在量子效应占主导地位的极限下检验爱因斯坦的理论。这意味着我们非常需要一种普遍性理论来解决这个问题，而普遍性理论的唯一候选者就是弦理论。这就是为什么我们研究这些东西，即使我们不能在一千年内建造出时间机器。

《科学美国人》：弦理论到目前为止对这些问题给我们带来什么启示了吗？

加来道雄：不会。弦理论将为我们提供无数的解决方案，每个解决方案都有明确的定义，并且与爱因斯坦方程和量子理论一致。所以弦论中存在“多重宇宙”，非常多可能的宇宙，而且这些宇宙可能同时存在。然而，弦理论也与哥本哈根解释兼容，另一种可以取代多世界理论的理论——。因此弦理论不能排除这两种解释。我个人认为多世界理论正确与否将由弦理论决定。弦理论似乎更倾向于多元宇宙观点。

《科学美国人》：那么你认为为什么我们还没有看到时间旅行者呢？

加来道雄：如果你在路边看到一个蚂蚁窝，你会俯身对蚂蚁说：我给你带来了小礼物，我给你带来了核能，我给你带来了DNA技术哦？答案是否定的。你甚至可能会踩到它们。从科学角度来说，蚂蚁与我们的距离大约就像我们与能够操纵普朗克能量的文明一样接近（探测非常小的距离和操作时间机器所需的能量，远远大于我们目前所能控制的能量）。如果我们认为他们对我们有足够的兴趣，愿意来拜访我们，教我们技术，那我们就太狂妄无知，太自以为是了。事实上，他们可能并不关心。不过，请注意，如果有一天有人敲你的门，并声称是你的曾曾曾孙女来拜访你，请不要关上门。谁知道呢，也许他们有一台时光机。

《科学美国人》：您对流行文化和科幻小说对物理学的影响有何看法？

加来道雄：从历史上看，科学家们一直对科幻小说感到非常尴尬，他们总是极力与科幻小说保持距离。但当你读一些伟大科学家的传记时，你会发现他们中的很多人小时候都沉迷于科幻小说。我刚刚读完一本爱因斯坦传记，叫《爱因斯坦的宇宙》，所以有很多伟大科学家的传记可以查阅。我惊讶地发现，年轻时的埃德温·哈勃会读儒勒·凡尔纳的小说，并痴迷于飞向外太空和月球的想法。这种童年时期的痴迷导致他放弃了前途光明的律师职业，成为一名天文学家。所以，我认为，虽然科学家羞于承认，但很多人在童年时期实际上受到了凡尔纳甚至《星际迷航》的影响。我认为这没什么好羞耻的，这也是我们应该认真对待科幻小说的原因之一。

另一个原因是它可以改变公众对科学的态度。任何能够弘扬科学精神的事情，即使被好莱坞夸大甚至炒作，我认为也是有积极意义的。我们这些生活在象牙塔里的人也需要认识到，在某种程度上我们需要取悦公众才能生存。 ——超导超级对撞机（SSC）计划的取消给所有高能物理学家敲响了警钟。警钟。不幸的是，我觉得科学家没有让公众对科学产生足够的兴趣，我认为这不好。

《科学美国人》：怎么说呢？

加来道雄：让我们以乔治·伽莫夫为例，他现在被认为是过去百年最伟大的宇宙学家之一。但我认为他没有获得诺贝尔奖的原因是人们没有认真对待他的工作。他写过一些儿童读物，他的同事曾公开声称他写儿童科普读物损害了他的科学声誉；因此，当他和他的同事提出20世纪物理学最伟大发现之一的宇宙背景辐射时，当时的人们并没有注意到。

《科学美国人》：看来现在情况已经好很多了。

加来道雄：最大的变化发生在斯蒂芬·霍金发表《时间简史》 时。他是一位严肃的宇宙学家，他花时间为大众写了一本书，这本书成为有史以来最畅销的书之一，甚至出版界也不得不关注它。我认为这导致更多的科学家促进公众对科学的理解，现在知名科学家可以撰写科普书籍，而不会遭受伽莫夫几十年前遭受的那种声誉损害。

《科学美国人》：这和你们的广播节目有关系吗？你为什么想做广播节目？

加来道雄：是的，我希望公众更多地了解科学。当我还是一名高中生时，我痴迷于反物质、更高维度和时间旅行，但每次我去图书馆问人们这些问题时，我总是得到奇怪的目光。没有人能回答这些问题，所以我小时候就决定，当我成为一名理论物理学家并从事科学研究时，我希望能够为那些也对这些问题感兴趣但没有答案的孩子们提供答案。提供答案。

《科学美国人》：你有最喜欢的穿越电影吗？

加来道雄：哎呀，这个问题有点难。作为物理学家的问题之一是，当你观看这些电影时，你会想，“哦，这做得不对。”这毁了这部电影。但我喜欢《回到未来》（回到未来）系列。你可以在这些电影中真正看到科学家的行动，并且他们是整个系列中非常重要的角色。布朗博士是个疯狂的家伙，但至少他打得很好。这个角色的存在，让这个系列的电影非常成功。

《科学美国人》：即使在《多维空间》书中，你也说《回到未来》中的时间旅行实际上是不可能的？

加来道雄：无论是单时间线理论还是多时间线理论，当你逐渐改变过去时，你都不会逐渐消失。但在第二部电影中，布朗博士确实画了一条时间分支，并明确表示我们将从一个时间线转到另一个时间线。我觉得这很有趣，在电影中，他们支持理论——，这显然是多世界理论。 （撰：JR Minkel、加来道雄，译：杜力培）

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