一直以来，时空穿越几乎是每本科幻小说必备的情节。物理学家也为此争论了几十年。虽然关于穿越能否穿越到过去的争论至今仍在继续，但有一点已经确定，穿越到未来是绝对可能的。
虫洞
现实生活中的时间旅行是通过一种叫做时间膨胀的现象发生的，这是爱因斯坦狭义相对论的一个属性。狭义相对论是对速度如何影响质量、时间和空间的一个解释。爱因斯坦第一个意识到，时间不是恒定的，而是随着你在空间中移动的速度加快而减慢的。这就表明时间是一种幻觉，对于观察者而言，时间会发生变化。如果你能以光速旅行，相比静止的观察者，你能体验到更慢的时间。甚至太空中的宇航员也比在地球上的人衰老得慢。如果我们要进行时间旅行，那么了解时空如何运作是很重要的。
时间会变化
我们对时间和因果关系的理解来自爱因斯坦的广义相对论。爱因斯坦重新认识了空间本身，并创造了 "时空 "这个短语，它将空间的三个维度和时间的一个维度融合在一起。爱因斯坦认为空间不是平坦而僵硬的，而是弯曲的，在大型天体—行星、恒星和黑洞—周围形成引力凹陷，称为引力井。引力导致时空的宇宙结构弯曲，不仅仅在黑洞附近，而是在包括地球在内的任何引力场。这一点很重要，因为你离引力源越远，时间就流逝地越快。
引力井
但也有可能在宇宙中潜伏着其他东西，使时空结构发生弯曲。爱因斯坦和另一位名叫内森-罗森的物理学家在研究黑洞时，他们从理论上发现，黑洞的表面可能可以作为桥梁连接到另一个空间，这被称为爱因斯坦-罗森桥，或虫洞。在爱因斯坦的广义相对论中，创造一个虫洞是非常简单的：你只需把一个黑洞和一个白洞连接起来，结果就是一条穿越时空的隧道。
爱因斯坦和内森-罗森
如果你以前从未听说过白洞，小编为你介绍一下。白洞是纯粹的假设性物体，天文学家们正试图弄清楚它们如何以及是否会在太空中形成。理论上，白洞被认为是一个时间逆转的黑洞，是一片喷发出光和物质的时空区域，而不是像黑洞那样将物质困住并挤压成一个奇点。如果它与黑洞完全相反，我们应该能够通过它们发出的不同类型的光或辐射看到它们。事实上，一些研究人员认为，我们所发现的一些黑洞实际上可能是伪装的白洞。
黑洞、奇点与白洞
虫洞被认为是弯曲时空结构的跨维度传送门，并连接银河系的宇宙某些遥远角落。虫洞需要对时空进行极端扭曲，并且需要强大的引力才能存在。这就是为什么一些天文学家说，寻找虫洞的好地方是潜伏在星系中心的超大质量黑洞附近，比如我们银河系的人马座A*。
爱因斯坦和罗森在研究虫洞时，出现了很大的挑战。第一个挑战是，在广义相对论中，正常物质通过虫洞时的引力会让这条“隧道”关闭。因此，制造一个稳定的、保持开放的虫洞将需要某种类型的奇异负物质来保持隧道的开放。第二个挑战是创建虫洞所需的过程，找到稳定虫洞的奇异负物质不能偏离目前的物理学规则太远。而负物质在宇宙中似乎找不到，但这并不意味着它不存在。
正常物质通过虫洞
为了稳定一个虫洞，旅行者必须通过负能量来平衡旅行者的正能量，这听起来几乎和时间旅行、虫洞本身一样不可能。但在2017年，物理学家们发现了一种用量子纠缠来撑开虫洞的方法。纠缠的这种奇特性质将为虫洞的稳定性提供所需的奇异负物质。这是一个有趣的想法，因为虫洞从未被发现过。而且不幸的是，如果虫洞真的存在，它们将是极端不稳定的。
通过负能量来平衡正能量
即便真有虫洞形成，它们会立即崩溃，或者它们的引力会以超过光速的速度将它们撕碎，使它们作为穿越宇宙的捷径变得几乎毫无用处。虫洞就算在我们周围突然出现，但迅速就崩溃了，我们从来没有机会发现一个。
想象中的虫洞
即使我们找到了虫洞，也需要记住，宇宙是无垠的。如果看过电影《星际穿越》，你会记得未知生物为拯救人类在太阳系的土星附近创造了一个虫洞，这个需要大量负能量来保持稳定的虫洞，对人类来说也不太方便，因为最快的飞船也要花上近4年时间才能到达那里，相比之下，"新视野"号飞船花了九年半时间才到达冥王星。
"新视野"号飞船
如果我们真的在宇宙中发现了一个虫洞，并且由于一些奇怪的未知原因，它是稳定的，没有瞬间蒸发，我们也很难能够及时赶到那里。假设在地球和火星中间出现了一个虫洞，那就真的很方便了。假设这个虫洞真的出现了，我们可以乘坐宇宙飞船及时到达，但人类能在穿越虫洞的旅行中幸存下来吗？这个问题没有人知道答案。
想象中的虫洞
当然，也没有人知道穿越虫洞是否会是一次单程旅行，你很有可能永远回不来了，即便能够回来，你也要面对沧海桑田的变幻，一切都会变得陌生。一些物理学家认为，人类如果进入虫洞，不仅可以存活下来，而且可以瞬间到达银河系的另一端，而那些没有通过虫洞的人......永远都不可能跨越银河系。
穿越虫洞
但是没有虫洞，时间旅行是否可能？如果特指穿越到未来，那没啥问题，但这需要巨大的能量和速度来实现。我们之前提到了太空中的宇航员，宇航员根纳季-帕达尔卡在太空呆了879天。当他在太空呆了2.5年后回到地球时，帕达尔卡发现自己已经穿越了1/44秒。通过回到地球，他实实在在地穿越到了未来。虽然1/44秒并不会让你感到震惊，但证明了时间旅行是可能的。目前帕达尔卡保持着时间穿越的世界纪录。
根纳季-帕达尔卡
然而，我们要知道，宇航员当时的时速只有27,358公里，而且离地球并不遥远。但是，如果有东西可以移动得更快，会发生什么？科学家们一直在使用大型强子对撞机，将亚原子粒子送入未来。事实上，该粒子加速器有能力以99.999999%的光速推动质子。在这个速度下，质子的相对时间比人类观察者慢了大约6900倍。
大型强子对撞机
回到电影《星际穿越》，还记得主角经历了时间膨胀，回到地球发现他的女儿，一个躺在医院病床上的老太太吗？你离开地球越远越快，时间对你来说就会变得越慢，但对地球上的观察者来说，时间会保持不变。例如，假设我们想穿越到公元3000年的地球，你只需要坐上一艘飞船，以99.99%的光速旅行。假设目的地是开普勒186f，它距离地球大约580光年，你需要大约580年才能到达那里。抵达后，随便吃点东西，稍微休息一下，然后返回地球，你又需要580年。总的来说，你要花1160年才能完成一次往返旅行。
地球到开普勒186f
说到这里，你可能会想，“我怎么可能可以活1000多年呢？”。这里有一个关于时间膨胀得令人震惊的理论。由于你的移动速度如此之快，你的旅行所产生的时间膨胀对你来说根本就不是一千年，因为你的内部时钟已经放慢到地球上时钟的1/100。宇宙飞船上的你只会衰老10年左右，而对地球上的人来说，则会超过一千年的时间。
内部时钟放慢到地球上时钟的1/100
所以你看，时间旅行到未来是可能的，但现在巨大的工程障碍让我们还无法实现。在可见的未来，我们还没发造出一艘能以光速飞行的宇宙飞船。当然，这必须解决一个主要困难，那就是找到能够推动飞船达到光速所需的惊人能量。在完全掌握时间和引力方面，人类还有很长的路要走。
人类还有很长的路
也许有一天人类会弄清楚如何进行光速旅行，或者有一天我们能够探测并找到一个离我们足够近的虫洞，并派宇航员通过它去另一端发现更加广阔的世界。
