为什么时间不能倒流？

/苗千

人类生活在四维时空之中。我们也可以说，一切生命和我们所观察到的一切物质，都存在于四维时空当中。我们所说的四维时空，是时间和空间的总和，其中包含三维的空间和一维的时间。

人们很早就发现了时间和空间的不同之处。空间有上下、前后、左右三个维度，人们可以在空间的每一个维度中随意地游走；时间则不同，时间只有一个维度，而且时间是有方向的。从日常生活的经验中就可以知道，我们都只能从过去到未来，而不能从未来回到过去。

一直有人幻想，在时间里，我们要是也能够像是在空间里一样，可以随意旅行就好了。既可以从过去到未来，又可以从未来到过去。2020年有一部很火的科幻电影叫做《信条》，主题就是时间旅行。电影里还有一段情节是一个人回到了过去，遇见了过去的自己，结果自己和自己打了起来。

从科学的角度来说，人真的可以进行时间旅行吗？

以我们现在所掌握的科学理论来说，向“未来”这个方向的时间旅行是可能的，但是回到“过去”的时间旅行则做不到。在20世纪之前，人们对于时空的认识还比较简单，认为所谓的空间，就像是一个空空荡荡的大盒子，而时间就像是在空间的每个位置都挂着一个钟表，无论你处于什么状态，在空间的什么位置，看到钟表所指示的时间都是一致的。这种时空观，就是所谓的“经典力学”的时空观。

但是到了20世纪初，爱因斯坦发现了狭义相对论。这个理论把我们对于时间和空间的认识结合了起来，也就是说，我们在不同的运动状态下所感知的时间、读取的时间，都是不一样的。这也就是俗称的“钟慢尺缩”效应——比如说，一个人如果以接近光速的速度离开地球几年时间，然后再以接近光速的速度返回地球，那么对于这个人来说，时间只流逝了几年，而对于地球来说，时间则可能已经过去了几十年。

可以说，通过相对快速的运动，一个人可以相比其他人“更快”地到达未来。虽然我们没有办法以接近光速的速度运动，但是我们每一次快速的运动，比如坐飞机，其实都相当于比其他人“更快”到达了未来，只不过这种时间旅行的效应太微弱，普通人根本察觉不到罢了。

那么为什么没法进行回到过去的时间旅行呢？原因就在于，科学家们发现，我们时空中的时间是有方向的，从过去到未来——这就是人们俗称的“时间箭头”。从我们目前所掌握的科学理论来看，人没有办法逆转时间箭头的方向，只能是从过去到未来。时间究竟为什么有一个方向？关于这个问题，科学家们还不是很清楚，但是目前看来，人们认为有一些物理学因素造成了时间单一的方向。比如物理学家史蒂芬·霍金就在他的名著《时间简史》里提到了可能造成时间箭头存在的三个原因：

第一，整个宇宙的发展是有一个方向的。我们的宇宙有一个开端，也就是在大约140亿年前发生的所谓“宇宙大爆炸”。整个宇宙从一个极其微小的尺度不断扩张，在大爆炸140亿年之后发展成为我们现在所能够观察到的宏大的宇宙，这个过程可能造成了时间具有单一的方向性。

第二个原因，来自热力学。在热力学研究中，人们发现了一条规律，就是一个独立系统的混乱程度总是越来越大。用物理学的术语描述，就是“熵值”越来越大。简单地说，比如有一个没有人整理的房间，逐渐变得越来越乱，我们就可以说它的熵值越来越大。这也是具有方向性的。

还有第三个原因，就是人的心理因素，人的感觉也是从过去到未来，当然这种感觉，可能正是由前两个因素所决定的。

正是因为我们发现了时间箭头的存在，所以目前我们认为回到过去的时间旅行是不可能的。时光不能倒流。但是，时间究竟是什么？我们对于时间本质的研究，可以说才刚刚开始。时间和空间真正的关系是什么？我们为什么能够存在？关于这些问题，还需要更深入的研究。