复仇者联盟4终局解析（明白这是物理问题）
复仇者联盟4终局解析（明白这是物理问题）“广义相对论允许时间旅行，”著名的物理学家史蒂芬·霍金这样说道，“科幻迷们不用垂头丧气了。”乐观的主要原因：爱因斯坦广义相对论的数学模型。打开了许多种有意思的可能。“简单地说，我不相信我们所学的任何关于引力和量子力学的知识都表明回到过去的时间旅行是可能的，”一位来自斯坦福大学一位有影响力的教授伦纳德·苏斯金德说，他声称物理学的名气在于帮助创建弦理论，这是对宇宙定律的一种根本性反思。即使是最合理的时间旅行方式-可以连接宇宙时空结构中不同点的虫洞-也是需要一些非常奇怪且可能不存在的物质形式。你并不能回到过去谋杀你的祖父，更别说要复活漫威电影宇宙中的蜘蛛侠系列了。但对于时间旅行爱好者来说，有个好消息是，近几十年来物理学家更重视时间旅行。让我们一起看看吧。
漫威的超级英雄电影改变了宇宙的规律。事情是这样发生的。警告：本文包含剧透。
当你观看《复仇者联盟4：终局之战》时，你可以坐下来尽情享受我们的超级英雄们努力拯救地球的旅程。但是如果你是渴望漫威电影的关键情节是建立在坚实的科学理论基础之上的其中一人，那么这里我们有些坏消息要给你。
首先，如果你还没观看这场电影，现在请你停止阅读该文。这是给你的剧透预警。
因为在此我们正讨论的是时间旅行，它是钢铁侠及其他漫威英雄们走出灭霸时代阴霾的关键方式。影片中的角色们费尽心思地将时间穿越的方式区别于《回到未来》及其他影片，但是
“简单地说，我不相信我们所学的任何关于引力和量子力学的知识都表明回到过去的时间旅行是可能的，”一位来自斯坦福大学一位有影响力的教授伦纳德·苏斯金德说，他声称物理学的名气在于帮助创建弦理论，这是对宇宙定律的一种根本性反思。
即使是最合理的时间旅行方式-可以连接宇宙时空结构中不同点的虫洞-也是需要一些非常奇怪且可能不存在的物质形式。你并不能回到过去谋杀你的祖父，更别说要复活漫威电影宇宙中的蜘蛛侠系列了。
但对于时间旅行爱好者来说，有个好消息是，近几十年来物理学家更重视时间旅行。让我们一起看看吧。
谢谢你阿尔伯特·爱因斯坦和你的疯狂数学乐观的主要原因：爱因斯坦广义相对论的数学模型。打开了许多种有意思的可能。
“广义相对论允许时间旅行，”著名的物理学家史蒂芬·霍金这样说道，“科幻迷们不用垂头丧气了。”
广义相对论提出我们的宇宙是四维的——其中三维是空间，剩下一维是时间。它解释了引力实际上是时空扭曲。相对论挺古怪的，而且让很多人大吃一惊，但是你或许对在二维宇宙中太阳和行星都被拉伸成一张平面的理论十分熟悉。GPS导航卫星上的时间与地面时间的明显误差与星系的引力透镜（远处的星系经过近处的星系时光线被后者的引力扭曲使得我们能看见较远星系的扭曲的像的现象）恰好印证了爱因斯坦的结果。
走在三维空间的圆环里并不使人兴奋。但是相对论的数学模型给予了我们另外一条包含了时间维度的旅行方式——我们叫它闭环类时间曲线。在效果上，这就相当于你在出发的同时又回到了起点。
真正的进入时光旅行的研究往往依托于可以支持闭环类时间曲线的结构中。包括黑洞、无限长的圆筒——还有最流行的时光穿梭想法，虫洞。
流浪虫洞虫洞有很好的理由成为科幻电影的固定场景。它们提供了连接宇宙中不同位置与时间的道路，形状就好似一个两端长着大嘴的圆筒，我们可以在其中自由穿行。
一篇1988年的论文描述了一个可将虫洞变为时间机器的学说。虫洞左侧的入口保持静止，而右侧通道的另一端的出口在接近光速的状态下来回移动，这使得时间在此变得缓慢。当然，至少虫洞是需要确实存在的。
虫洞的时间旅行的关键点在于要将其两个开口中的一个加速到接近光速，方能使得时间在此相对缓慢。然后时间缓慢的加速开口需返回到未移动的开口处。加州理工学院的物理学家基普·索恩，同时也是诺贝尔物理学奖的获奖者，致力于使时间旅行的研究变得可行。他曾在1998年与同事共同发表的论文中说：“通过从左到右穿越虫洞，人们可以实现时间回溯。”
但是有一个问题，你必须防止虫洞坍塌。
“这边的时空与虫洞端的时空连接的时间不够长，不允许任何东西通过，”加利福尼亚大学的物理学教授、《现在，时间中的物理学》的作者理查德·穆勒说。所有的虫洞的末端最终都会坍缩成黑洞。
通过一种名为“外来物质”的东西——就是某类拥有负能量密度的物质——你可以支持虫洞的开启，但是没人知道这是否可行，除非你处在最小的量子力学尺度。
“你需要一些十分特殊的东西，”穆勒说，“即便是暗能量也做不到，”他根据最新发现的导致宇宙膨胀加速的现象这样说道。
还有另一个问题：要造出一个虫洞，你必须将时空反向折叠。这就好比让你去完成一件大到太阳才能完成的伟业，却只能靠一种完全不同的方法。
超光速运动爱因斯坦的方程指出，你跑得越快，时间相对于你刚开始加速的地方就过得越慢。如果你跑得比光还快，时间就要倒流了。
然而很不幸，你根本跑不了那么快。霍金曾说过：“加速到超过光速是需要消耗无限大的能量的。”
不过相对论确实表明你可以穿越到未来。当你将一艘太空船加速几十年，你会行进得和光差不多快，此时掉头并减速，于是你也就比原来长大了几十岁，而地球上的人们早已过了几个世纪了。
我们没有任何一样东西可比拟能够驱动这种太空船的动力系统。不过，如果我们能近距离地去一个飞速旋转的黑洞旁边溜达溜达，时间将会相对慢下来——正如电影《星际穿越》里，某行星上的一小时等同于地球上的七年（该片的顾问索恩Thorne严密审查了这一观点）。
另外一个能找到封闭类时曲线的地方是：一个旋转特别特别快的非常非常大的圆柱体。
1974年，物理学家法兰克·提普勒在发表的一篇论文中提到：“广义相对论指出，如果我们能造出一个足够大的旋转圆柱体，我们就能造出时间机器了。”同样，这个理论的可行性受到了质疑，比如这个圆柱体必须长到不可思议——无限长，不过如果你靠近圆柱中心的话可以稍微短一点点——并且这个圆柱的材料要足够坚固，否则它会因为高速旋转而解体。
提普勒的这篇论文让科幻作家拉瑞·尼文创作出了同名短篇小说：“Rotating Cylinders and the Possibility of Global Causality Violation” 尽管提普勒柱体是有关封闭类时曲线讨论中的老生常谈，委婉地说，提普勒后来将物理学和基督教联系起来的那些研究让发出质疑的科学家们孤立了）。
穆勒说，好莱坞或会对物理学产生一重大问题：时间旅行剥夺了我们对自身未来的任何实际控制权。
“如果虫洞存在，我们可以回到过去，我们将无法使用自由意志，亦无法改变自身的想法。”他说。他在一个悖论中阐述了自己的观点，他称之为“超光速子杀手”(tachyon)，就如一把可以射出比光速还快的粒子的枪。
你可争辩说 《复联4:终局之战》(Avengers: Endgame)的大部分情节都遵循着一条非常可预测的道路。但是那些没有能力影响自己未来的角色呢?让我们希望把它拍进电影里。
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