郭達最近拍了一部電影，片名「甲天下」，是一部穿越片，2011年即將上映（註：本文寫於2011年）。影片設計包含了三個時代：唐朝的武則天時代、民國和現代。整個片子是關於洛陽牡丹的，因為這部片子，有人邀請我做了一個訪談。
訪談的內容完全是關於穿越的物理學的，即穿越到過去和穿越到未來是否可能。大部分穿越電影和科幻小說喜歡將主人公用各種手法送回某個遙遠的過去。在中文世界，最有名的就是黃易的《尋秦記》了。書中，項少龍——一名現代特種部隊的士兵——參加了時光機的實驗，被從21世紀搬到了秦始皇即位的前一年，通過一系列活動改變了中國歷史。《尋秦記》的內容告訴我們為什麼大多人喜歡回到過去的時光機，因為很多人想改變歷史，改變自己的人生，或者簡單地想看看我們已經瞭解一部分的過去。而穿越到未來，未免有點讓我們心虛，因為未來世界不可知，也許科技非常發達，社會結構怪異。
人類有很長的夢想穿越的歷史。夢想穿越回過去最早可以追溯到18世紀，當時的愛爾蘭人薩繆爾·馬登（Samuel Madden）在一本《20世紀回憶錄》裡虛擬了一些來自20世紀末的外交信件，描述那時的情況。而穿越到未來的故事則很古老，例如印度神話《羅摩衍那》中國王黎瓦陀（Revaita）上天去會見創世者大梵天，回到人間時驚訝地發現很多世紀過去了。中國古代神話中也有類似的故事，如南梁任昉《述異記》提到晉代王質砍柴入山砍柴，看到童子對弈，一局之後發現來時的斧頭已經爛了，回家後所有同代人都不在了。近代最有名的小說莫過於威爾斯的《時光機器》，寫的也是到未來旅行的故事。
我們還沒有看到《甲天下》，不知道這個故事中人物是如何穿越的，我猜測大概有穿越回唐朝的事，當然，如果能將武則天移到現代也會很有意思。有意思的是，美國去年二月份也發行了時光旅行的一部喜劇片，叫《熱浴盆時光機》，寫的是回到過去的故事。
在物理學中，存不存在從現在回到過去，或從未來回到現在的可能，一直是一件極具爭議的事。到目前為止，還沒有人能夠令人信服地構造出一個時空，其中存在時間閉合路徑（沿此路徑，時間先從過去到現在，再從現在回到過去）。主要困難不在於構造出這麼一個時空，而是這個時空需要滿足愛因斯坦廣義相對論方程，同時物質滿足我們認為必須滿足的一些條件。
舉個例子，用蟲洞構造閉合時間路徑是最直接的。想像一個蟲洞，這個蟲洞即是在我們看到的時空之外的一個時空通道（如下圖）。現在，假想上方那個出口位於北京，下方出口位於南京。通常，如果我們從北京去南京，要從正常的我們地球上的路徑走，這就是那條白線。但如果存在蟲洞，我們可以通過走蟲洞抄近路。這種蟲洞的存在在物理學上並無爭議。
現在，我們建議用這個蟲洞製造一個時光機。這很簡單，我們想辦法將位於南京（下方）那個出口加速再減速，然後放回到南京。狹義相對論告訴我們，如果此時一直待在這個出口的人與住在南京沒有動的人對照時間，南京人的時間過得快了，也許與出口的人相比，相差了一百年。待在出口的人覺得還是2011年，而位於南京的人已經在2111年了。如果這個時候一位南京人進入這個出口旅行到北京去，他發現北京還處於2011年，他從未來回到現在了。
將上面的時間平移一下，南京人就可以從2011年回到1911年，正是辛亥革命的那一年。也許，他也能像項少龍那樣改變中國的歷史進程呢。但從我們的描述可知，南京的那個出口至遲也得在1911年開始加速和減速運動。也就是說，這個時光機的製造不得晚於辛亥革命那一年。
霍金曾經說過，時光機是不可能存在的，因為我們沒有看到來自未來的人，儘管未來的人類有可能擁有非常發達的科技。但是，上面的蟲洞例子告訴我們，也許從未來向過去的旅行被時光機的製造時間所限制，即未來人回到過去不會超過時光機的製造時間。因為我們現在還不能製造時光機，當然未來人類還不能回到現代。如果真是這樣，項少龍那樣的故事只能永遠停留在科幻小說中。
物理學家發現，製造出上述那種蟲洞時光機必須用到負能量，而在自然界中我們還沒有見過負能量。另外，物理學的自洽性似乎也不允許負能量的存在。另一些人則注意到，一種所謂的Casimir能量是負的，也許這種能量可以幫助我們製造出時光機。反對的人說，我們需要足夠多的負能，而Casimir能量不夠。支持者說，有一點負能就夠了。最後，物理學家Matt Visser說，要使得蟲洞時光機有效，蟲洞的兩個出口必須足夠近，但量子效應會使得蟲洞崩潰，或兩個蟲洞的出口互相排斥（在上面的那個例子中，北京的出口會受到南京的出口的極大排斥力）。
另一種可能是製造一個極長、密度極大的柱子，讓柱子繞著柱心快速轉動。此時，如果我們沿著柱子外面的一個螺旋線旅行，就會回到過去。可是，柱子的密度和旋轉速度使得世間沒有物質能夠承受這種極端條件。另外，霍金證明這種時光機同樣需要負能。（《新電影傳奇》編導建議孫悟空的金箍棒也許可以，這倒是一個穿越故事的極佳噱頭。）
旅行到未來在物理學上是允許的，這就是愛因斯坦狹義相對論中的時間延緩效應。假如我們能夠坐上一艘以接近光速飛行的飛船離開地球，旅行一圈後回來，我們可能會發現地球人已經進入22世紀甚至更遙遠的未來了。