本周末，《环形使者》——一部由编剧/导演瑞恩·约翰逊（《环形使者》、《局内人》）执导的硬汉时间旅行惊悚片——将在美国各大影院上映。故事梗概：21 世纪末，强大的犯罪组织无法在不被发现的情况下除掉他们的敌人，于是他们非法将受害者送回 2044 年，由被称为“环形使者”的杀手处理。《环形使者》中的时间旅行，简而言之，就是东河的未来版本。
虽然枪杀来自未来的人有利可图，但却付出了巨大的个人代价。当“环形使者”乔（由布鲁斯·威利斯和约瑟夫·高登-莱维特饰演，约瑟夫·高登-莱维特化了类似布鲁斯·威利斯的妆容）签约后三十年，犯罪头目将他抓获，送往过去，并强迫过去的自己杀死未来的自己——这是为了“关闭他的循环”。这对环形使者来说是标准流程：活得精彩，但活得快，当轮到你的时候，你年轻的自己将是你的杀手。（这种情况不可能出任何问题，也不会引发一系列令人费解的时间旅行悖论，对吧？哦，等等。）
电影制作人经常向科学家寻求灵感，以提高他们情节的合理性，即使情节涉及吸毒成瘾的时间旅行杀手，但约翰逊表示，他在制作《环形使者》时并没有咨询任何研究人员。
“现实世界时间旅行的科学在故事中运用时间旅行的科学面前，重要性要小一些，”约翰逊在给《大众科学》的电子邮件中写道。“我研究了其他时间旅行电影，看看它们是如何将时间旅行服务于角色和故事，而不是反过来。”例如，约翰逊之前曾提到《拉·杰特》是他的灵感来源。
但这部电影让我们思考时间旅行科学的现状。于是我们采访了 麻省理工学院的理论物理学家爱德华·法希，他既看过这部电影，又深入研究了时间旅行。
穿越未来
时间旅行最广为人知的科学事实之一是，向前旅行——非常非常向前——在技术上是可行的。阿尔伯特·爱因斯坦早在 1905 年就发现了这一点，当时他推导出了狭义相对论。
“爱因斯坦认为时间不是一个永恒流动的、不变的东西，而是事件之间的时间间隔取决于观察者，”法希说。简而言之，你相对于另一个物体旅行的速度越快，你的时钟相对于另一个物体的滴答声就越慢。
例如，乘坐一艘接近光速的火箭进入太空——然后根据你的时钟，在几个月或几年后返回地球——地球上将已经过去了数百年甚至数千年。“你可能会遇到你子孙的子孙的子孙，而你比他们年轻，这很奇怪，”法希说。“但实际上这并没有什么悖论。”
爱因斯坦后来发展了广义相对论，该理论认为强烈的引力场是跳跃到未来的另一种方式。围绕黑洞的“视界”附近活动，在那里引力将宇宙的结构——时空——扭曲到极致，可以使一个人的时钟运行得比引力井边缘的观察者慢得多。
“如果我把你吊在那里，你向上看我，你会看到我快进，我会看到你慢进，”法希说。“这让人们想知道，能否建造一个足够强的引力场来弯曲时空以实现倒退？这是一个相当诱人的想法。”
回到过去？
《环形使者》除了通过电影蒙太奇序列外，并没有将角色推向未来。但这部电影确实将人们送回了过去。
法希说，直到 1990 年代初，天体物理学家 J. 理查德·戈特发表了一项关于时空理论扭曲的引人入胜的研究，名为“闭合类时曲线”，大多数研究人员才开始认真考虑倒退时间旅行的可能性。
戈特在假想的二维宇宙中求解爱因斯坦方程，以创建这些曲线。即使考虑到已知的物理定律，这个解似乎允许倒退时间旅行。
对这种纸上谈兵的壮举表示怀疑，法希和另外两位物理学家随后提出了一个问题：建造这台时间机器需要什么？
三人组假设他们拥有无限的技术，既可以聚集扭曲二维时空所需的物质，又能为接近光速的飞船提供动力。
“在戈特理想化的宇宙中，你可以在[致密的物质]周围启动机器，并在离开之前回来，”法希说。
在计算完他们的方程后，这台机器的不可行性变得显而易见。要扭曲时空以创建闭合类时曲线以及为飞船提供动力，将需要该假想宇宙一半的物质和能量。（法希指出，在我们的宇宙中建造类似的机器也将需要同样荒谬的要求。）
尽管存在这一障碍，理论物理学家杰拉德·特·霍夫特及其同事也指出，这种极端密度会在机器开始工作之前就导致宇宙在大挤压中坍缩。
“爱因斯坦的广义相对论似乎会在你能够回到过去并杀死你父母出生前的祖父之前就导致宇宙终结，”法希说。“这让我相信，倒退时间旅行是不可能的。”
今天的时间旅行
此后，法希转向研究量子计算，但其他雄心勃勃的研究人员仍在继续探索时间箭头的奥秘。例如，2011 年的一组研究人员提出，量子粒子可以跨越时间纠缠，这可能允许人们将数据即时发送到未来。这种壮举——目前不切实际，因为它可能需要涉及黑洞才能工作——可能会保障对人类重要的数据。
另一个潜在有用的发展是时空晶体的存在。这种持续振动的分子可能是宇宙中最可靠的时钟的关键。即使在最寒冷的太空深处，那里可以阻止原子运动，但一个正确组装的晶体内的磁力会使其原子保持运动。
最近，研究粒子衰变现象的物理学家发现，时间的首选方向——向前——真的不是巧合。
尽管法希 1992 年的工作让他相信悖论将永远阻止倒退时间旅行，这与《环形使者》对宇宙令人担忧的描绘相反，但他还是在 2005 年 5 月 7 日给这种可能性做了最后一次尝试。
“（麻省理工学院的）学生们决定举办一个时间旅行者大会。我们宣传了这个活动，为时间旅行者准备了牛奶和饼干，然后等着他们出现。也许他们足够聪明，能够保持隐身，但没有一个出现，”法希说。
“所以，据我们所知，倒退时间旅行只能存在于电影中。”
