本次内容来自系列视频课程
“一说万物：现代物理学百年漫谈”
第七讲：狭义相对论
7.4 时光能倒流吗？
系列课程介绍
20世纪是物理学的世纪。
在过去一百年中，物理学取得了空前的发展，涌现出很多新想法、新观念，其影响超越了物理领域，深刻改变了人们对世界的认识。
在《一说万物：现代物理学百年漫谈》中，来自香港科技大学的王一老师将给大家分享这些既深刻又有趣的新想法、新观念。
每期一个话题、一个概念，讲述精巧、富有启发性。来一起感受思考的乐趣吧！
在穿越小说里，时光倒流，于是我们可以用现代人的知识去弥补历史中的遗憾。但是，在物理学中，这样的事情能成立吗？如果不能，那为什么不能？在相对论中，时间已经变成相对的了，那时间的顺序有没有可能被打乱？有没有可能一个人回到你的过去，去改变你？
其实想一想就能明白，时间是没有办法倒流的。假如张三的时间可以倒流，他回到了过去，然后拆散了他的爸爸和妈妈，果真这样的话，张三又是哪来的呢？如果允许时间倒流，世界上就会出现各种奇奇怪怪的悖论。
当然了，如果狭义相对论中，时间在变成相对的以后，可以发生倒流，那么狭义相对论也就变成了一个不太自洽的理论。实际上，狭义相对论内在的理论结构是禁止时间倒流的。
首先介绍一个概念：光速是速度的极限。运动的物体不可能从运动速度小于光速加速到光速，然后又加速到超光速。有一个相对论能量公式，它告诉我们一个有质量的物体，当运动起来时，其拥有的能量是
。这个公式大家可能不熟悉，但是如果速度很小，我们做一个近似的话，这个公式的第一项就是著名的E =mc2，，第二项就是我们熟悉的动能1/2mv2，还有很多其他的项。
这个能量的公式告诉我们，如果我们把一个物体加速到非常接近光速，那么这个物体就拥有了极大的能量。越接近光速，能量越大，直至无穷大。能量是守恒的，这些能量是哪来的？是你花费的能量。而你能花费出的能量是有限的，所以说，你只能让物体任意的去接近光速，但永远也不能达到光速，更不能超过光速。从数学上，这对应着一个很有意思的数学结构。
在牛顿力学里，速度是可以简单叠加的，v = v1 v2。你在车上扔出一个球，那么在地上的人看，其速度等于车的速度加上球的速度。但是在相对论里，速度叠加的公式是不一样的。我们通常看到的v = v1 v2只是相对论的一个速度很低的近似而已。相对论里，速度叠加是一个双曲反正切公式，如上图最后一个公式所示。arctanh(v/c)这个量叫快度，当速度等于光速的时候，快度是无穷大的，没有办法变得更大了,所以说没有办法超过光速，光速是速度的极限。
知道了这一点，我们画一个时空图，就发现我们没有办法回到过去。起码在狭义相对论的框架下，我们没有办法回到过去。我们再考虑张三，他的运动轨迹是什么呢？它的运动轨迹在时空图里是一条斜率一直大于45度的线。如果不运动，那就是一条竖线，运动了的话，再运动他也逃不出“如来佛的手心”——光锥，即再运动，它的速度也没有办法比光速大。只要没有办法比光速大，他就不可能逃出光为他设定的限制，他不可能跑到他的过去。
比如说张三，现在处于下图中这样一个时空点，从他这个点射向未来的光，为他设定了一个他所能达到的、也就是他所能改变的这样的时空的一个集合，这样的集合叫做“未来光锥”。从过去发现他的光，为他设定了一个以前的、可以改变他的任何事件的集合，这样的集合叫做“过去光锥”。
给大家做一个练习。教育家、思想家张载曾经说过：“为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。”那么为往圣继绝学，能继的绝学都在哪里呢？能继的绝学都在过去光锥当中，因为这是可以影响一个人的所有的事情的集合。而为万世开太平，能开的太平在哪里呢？都处于未来光锥，因为这是能影响到的所有事情的集合。你没有办法跑出未来光锥，更没有办法回到过去光锥当中。
导师简介
王一：中国科学技术大学本科，中国科学院理论物理研究所博士。现任香港科技大学副教授，研究领域为理论宇宙学。近期的主要研究兴趣是将物理学中最大的物体和最小的物体联系起来，用早期宇宙的遗迹研究基本粒子物理。其他研究方向还包括早期宇宙模型、暗能量、暗物质、原初黑洞、引力波等。曾获香港大学教育资助委员会青年学者奖、被学生评选为最喜欢的教师。
系列课程内容
第一讲：概述物理学的世纪
1.1 一百年前，我们知道什么？
1.2 更小：从打地鼠到光电效应
1.3 更高：“上帝”的菜单
1.4 更快：什么是相对论？
1.5 从简单的定律到复杂的宇宙
第二讲：现代物理学之光
2.1 什么是现代物理学之光？
2.2 光是粒子还是波动？
2.3 你见过波动着的粒子吗？
2.4 什么是波粒二象性？
第三讲：漫游量子世界
3.1 从聊斋志异到量子隧穿
3.2 不确定性原理：拯救世界的大英雄
3.3 非同寻常的测量
3.4 薛定谔猫死了吗？
第四讲：原子
4.1 世界为什么是由原子组成的？
4.2 花粉颗粒为什么会跳舞？
4.3 从氢原子到万物
第五讲：熵与信息
5.1 大吃一斤，什么增加了？
5.2 时间箭头：谁偷走了你的时间？
5.3 麦克斯韦的妖精教你什么是新闻
第六讲：复杂
6.1 从“兔子函数”到“三生万物”
6.2 三体星人为什么算不对飞星？
6.3 海岸线是无穷长的吗？
第七讲：狭义相对论
7.1 钟变慢，尺缩短
7.2 天涯共此时吗？
7.3 时空是一回事吗？
7.4 时光能倒流吗？
第八讲：广义相对论
8.1 等效原理：引力是幻觉吗？
8.2 弯曲空间，引力退散
8.3 黑洞：天上一天，地上一年
第九讲：宇宙
9.1 晚上天会黑，因为宇宙年龄有限
9.2 什么是暗物质和暗能量？
9.3 终极理论之梦
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