物理理論允許時(shí)間旅行的存在，但無(wú)論我們?nèi)绾胃淖冞^去，事情總是會(huì)通向同樣的未來。

圖片來源：pixabay

撰文 | 科迪·科捷（Cody Cottier）

翻譯 | 白德凡

審校｜王昱

時(shí)間旅行或許是很多人的夢(mèng)想，但一個(gè)壞消息是：即使能夠回到過去，你也無(wú)法改變已經(jīng)發(fā)生的事情。這是澳大利亞昆士蘭大學(xué)的兩位研究人員數(shù)學(xué)建模的結(jié)論。但這個(gè)消息也有好的一面，雖然研究結(jié)論粉碎了我們改變歷史的念頭，但它同時(shí)也消除了時(shí)間旅行的一個(gè)主要障礙。

其中的邏輯是這樣的：如果我們回到過去后的行為不會(huì)改變?nèi)魏问虑椋簿筒粫?huì)產(chǎn)生一些邏輯悖論，正是這些悖論讓許多專家完全否定了時(shí)間旅行的可能性。例如，我們回到過去后，并不能阻止父母墜入愛河并生下我們，不然我們自身的存在性就沒有根據(jù)了，就像《回到未來》中的馬丁·麥克弗萊一樣。事實(shí)上，我們可能無(wú)法改變?nèi)魏我呀?jīng)發(fā)生的事情。因此，在今天的我們和回到過去的我們之間，并不存在什么邏輯上的沖突。時(shí)間旅行在邏輯上的障礙被掃清了，盡管技術(shù)上依然困難。

這種想法已經(jīng)存在了幾十年，俄羅斯天體物理學(xué)家伊戈?duì)枴ぶZ維科夫（Igor Novikov）早就提出過“自身一致性原則”，該原則認(rèn)為，如果某一事件以任何方式改變過去，那么它發(fā)生的可能性為零：宇宙歷史不允許修改?，F(xiàn)在，理論物理學(xué)家法比奧·科斯塔（Fabio Costa）和正在劍橋大學(xué)攻讀數(shù)學(xué)碩士學(xué)位的熱爾曼·托巴爾（Germain Tobar）的計(jì)算結(jié)果支持了這一觀點(diǎn)，這些計(jì)算結(jié)果去年發(fā)表在《經(jīng)典與量子引力》（Classical and Quantum Gravity）雜志上?？扑顾f，他們的研究成果“就像科幻小說里的情節(jié)?！?/p>

回到過去的風(fēng)險(xiǎn)

雖然沒有人知道時(shí)間旅行如何從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)，但愛因斯坦的廣義相對(duì)論證明了這個(gè)概念至少在理論上是成立的。具體來說，廣義相對(duì)論的方程允許封閉的類時(shí)曲線存在，這種曲線代表起點(diǎn)和終點(diǎn)在同一時(shí)空點(diǎn)上的循環(huán)。遵循這些封閉類時(shí)曲線運(yùn)動(dòng)的物體最終會(huì)回到它一開始所處的時(shí)間地點(diǎn)，并可能與過去的自己相互作用。

然而沒人能保證這種曲線真的存在。許多著名物理學(xué)家都否定封閉類時(shí)曲線的可能性——無(wú)論是自然生成的的還是由時(shí)間機(jī)器制造出來的。“物理定律不允許出現(xiàn)封閉類時(shí)曲線?！被艚鹪?992年實(shí)事求是地寫道。他半開玩笑地稱這個(gè)想法為“保護(hù)年表猜想”，這是一個(gè)“讓歷史學(xué)家安心的宇宙”所需要的特征。

即使作為一個(gè)純粹的思想實(shí)驗(yàn)，時(shí)間旅行也要面對(duì)許多挑戰(zhàn)。這一切的根源就是“祖父悖論”。這個(gè)悖論的名字源于一個(gè)著名的場(chǎng)景：一個(gè)人回到過去，在自己的祖父留下后代前殺死了他。如果這個(gè)人成功了，他作為他祖父的后代理應(yīng)不會(huì)在未來出現(xiàn)；但那樣的話，是誰(shuí)殺死了祖父？更抽象地說，祖父悖論指的是，對(duì)已發(fā)生事情的任何改動(dòng)可能會(huì)產(chǎn)生邏輯上的不一致。

對(duì)于祖父悖論，最簡(jiǎn)單的解決辦法是否定時(shí)間旅行的可能性——如果自然法則一開始就阻止我們回到過去，我們的行為就不會(huì)產(chǎn)生違背邏輯的后果。但科斯塔和托巴爾的模型提出了另一種解決辦法：一旦回到了過去，無(wú)論我們?nèi)绾胃淖円呀?jīng)發(fā)生的事情，嘗試創(chuàng)造一個(gè)悖論，事情的發(fā)展總會(huì)是相同的，并最終走向注定的結(jié)果。其中涉及的數(shù)學(xué)極其復(fù)雜，但研究人員提供了一個(gè)時(shí)下流行的例子來說明，如何將其應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中。

在新冠疫情爆發(fā)將近兩年之后，許多人可能會(huì)設(shè)想回到2019年年底，阻止零號(hào)病人被感染。但這將是不合邏輯的——如果我們能夠成功地預(yù)防新冠疫情，我們就沒有理由回到過去，這是祖父悖論的一種變體，同樣站不住腳。所以我們注定會(huì)失敗：我們飛往病源地的航班會(huì)延誤，或者我們?cè)诓蹲綄⑿鹿趥鞑ソo人類的蝙蝠時(shí)，會(huì)踩到香蕉皮滑倒，或者我們會(huì)被一些更普通的障礙阻攔下來。疫情還是會(huì)繼續(xù)發(fā)展，這一點(diǎn)我們能肯定，因?yàn)樗鼘?shí)際上就是這樣發(fā)展的。

沒有起點(diǎn)的故事

如果這個(gè)結(jié)論聽起來很奇怪，那是因?yàn)槲覀儍A向于把這些令人費(fèi)解的因果順序顛倒過來——因?yàn)樾鹿谝咔樽罱K發(fā)生了，所以我們回到過去總會(huì)踩上香蕉皮。但事實(shí)上，不管后來的結(jié)果如何，香蕉皮早就已經(jīng)在那里了。正如科斯塔所解釋的，“所有發(fā)生過的事情都只發(fā)生過一次”，并且是以一種精確的方式發(fā)生的。我們直覺上認(rèn)為過去是可以改變的，部分源于這樣一個(gè)觀點(diǎn)，即我們把時(shí)間旅行想象成歷史主線之外的東西。但實(shí)際上，時(shí)間旅行就像其他事件一樣，也糾纏在歷史中。

如果你回到了過去，你會(huì)一直旁觀，一直做你已經(jīng)做過的那些事情?，F(xiàn)實(shí)不像游戲，不會(huì)給你那么多“從第一輪”開始的機(jī)會(huì)。澳大利亞哲學(xué)家尼古拉斯·J. 史密斯（Nicholas J. Smith）在1997年的一篇論文《為時(shí)間旅行準(zhǔn)備的香蕉皮夠多嗎？》中寫道，“如果一個(gè)時(shí)間旅行者要回到過去的某個(gè)時(shí)間，那么歷史上他已經(jīng)在那里出現(xiàn)過了?！彼梢杂绊戇^去，但不能改變最后的結(jié)局。他的行為永遠(yuǎn)不會(huì)改變事情的發(fā)展軌跡——這是事情唯一的發(fā)展方式。

盡管我們習(xí)慣于認(rèn)為時(shí)間是線性的，但這是人類固有的偏見。這種觀念符合我們對(duì)時(shí)間順序的認(rèn)識(shí)，但“涉及時(shí)間旅行時(shí)，這種推理方式就不再有效了，因?yàn)槟愕墓适虏]有一個(gè)明確的開始和結(jié)束。”科斯塔說。生活如電影膠片上的畫面，不再是并排呈現(xiàn)的，而是重疊的。他說:“我們一次講述了整個(gè)故事。”

對(duì)科斯塔這樣的物理學(xué)家來說，有一個(gè)實(shí)用的結(jié)論值得牢記：如果在一個(gè)時(shí)間循環(huán)中研究事件，你不能像在我們熟悉的世界中那樣，根據(jù)初始條件推斷出結(jié)果。這個(gè)時(shí)間循環(huán)中沒有“初始”條件，甚至“初始”這個(gè)詞都已經(jīng)失去了意義。所以科斯塔和托巴爾改變了視角。他們的模型不是從某個(gè)假想的開端出發(fā)，而是從一組固定的變量出發(fā)，你可以把這些變量理解成人的選擇。以此出發(fā)，“物理學(xué)會(huì)寫出剩下的故事。”科斯塔說。

所以剩下的故事是什么？在某種意義上，人們?nèi)匀皇恰白杂伞钡模梢园凑兆约旱囊庠感惺?。再?gòu)?qiáng)調(diào)一遍，香蕉皮并不是某種神秘力量召喚來約束你行為的巧合。相反，在你經(jīng)過之前，香蕉皮就已經(jīng)在那里了。這就是世界是今天這個(gè)樣子的原因，而不是它的結(jié)果?？扑顾f，在神圣的時(shí)間長(zhǎng)河中，“宇宙只是在做它唯一能做的事，那就是與自身保持一致?！?/p>

如果時(shí)間旅行是可行的，它可能會(huì)帶來其他麻煩。首先，建設(shè)時(shí)間機(jī)器可能需要無(wú)窮大的質(zhì)量或負(fù)能量，而這種能量源我們還遠(yuǎn)不能利用。其次，由于封閉類時(shí)曲線的性質(zhì)，時(shí)間機(jī)器只能回到它誕生的那一刻。所以，如果我們真的設(shè)法建造或發(fā)現(xiàn)了一個(gè)時(shí)間機(jī)器，我們的航程將仍然是有限的。你可能要放棄騎雷龍的夢(mèng)想了。

時(shí)間旅行的復(fù)雜性足以讓許多學(xué)者望而卻步?！皶r(shí)間旅行并不是研究最多的學(xué)科，”科斯塔說，“因?yàn)樗芸赡芨静淮嬖凇！钡匀皇且粋€(gè)永恒的話題，令人驚嘆和著迷，這并不是沒有理由的。“時(shí)間旅行吸引人的地方在于，”他補(bǔ)充說，“我們無(wú)法證明它是不可能的?！?/p>

原文鏈接：

https://www.discovermagazine.com/the-sciences/a-major-time-travel-perk-may-be-technically-impossible

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