物理理論允許時間旅行的存在，但無論我們(men) 如何改變過去，事情總是會(hui) 通向同樣的未來。

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撰文 | 科迪·科捷（Cody Cottier）

翻譯 | 白德凡

審校｜王昱

時間旅行或許是很多人的夢想，但一個(ge) 壞消息是：即使能夠回到過去，你也無法改變已經發生的事情。這是澳大利亞(ya) 昆士蘭(lan) 大學的兩(liang) 位研究人員數學建模的結論。但這個(ge) 消息也有好的一麵，雖然研究結論粉碎了我們(men) 改變曆史的念頭，但它同時也消除了時間旅行的一個(ge) 主要障礙。

其中的邏輯是這樣的：如果我們(men) 回到過去後的行為(wei) 不會(hui) 改變任何事情，也就不會(hui) 產(chan) 生一些邏輯悖論，正是這些悖論讓許多專(zhuan) 家完全否定了時間旅行的可能性。例如，我們(men) 回到過去後，並不能阻止父母墜入愛河並生下我們(men) ，不然我們(men) 自身的存在性就沒有根據了，就像《回到未來》中的馬丁·麥克弗萊一樣。事實上，我們(men) 可能無法改變任何已經發生的事情。因此，在今天的我們(men) 和回到過去的我們(men) 之間，並不存在什麽(me) 邏輯上的衝(chong) 突。時間旅行在邏輯上的障礙被掃清了，盡管技術上依然困難。

這種想法已經存在了幾十年，俄羅斯天體(ti) 物理學家伊戈爾·諾維科夫（Igor Novikov）早就提出過“自身一致性原則”，該原則認為(wei) ，如果某一事件以任何方式改變過去，那麽(me) 它發生的可能性為(wei) 零：宇宙曆史不允許修改。現在，理論物理學家法比奧·科斯塔（Fabio Costa）和正在劍橋大學攻讀數學碩士學位的熱爾曼·托巴爾（Germain Tobar）的計算結果支持了這一觀點，這些計算結果去年發表在《經典與(yu) 量子引力》（Classical and Quantum Gravity）雜誌上。科斯塔說，他們(men) 的研究成果“就像科幻小說裏的情節。”

回到過去的風險

雖然沒有人知道時間旅行如何從(cong) 技術上實現，但愛因斯坦的廣義(yi) 相對論證明了這個(ge) 概念至少在理論上是成立的。具體(ti) 來說，廣義(yi) 相對論的方程允許封閉的類時曲線存在，這種曲線代表起點和終點在同一時空點上的循環。遵循這些封閉類時曲線運動的物體(ti) 最終會(hui) 回到它一開始所處的時間地點，並可能與(yu) 過去的自己相互作用。

然而沒人能保證這種曲線真的存在。許多著名物理學家都否定封閉類時曲線的可能性——無論是自然生成的的還是由時間機器製造出來的。“物理定律不允許出現封閉類時曲線。”霍金在1992年實事求是地寫(xie) 道。他半開玩笑地稱這個(ge) 想法為(wei) “保護年表猜想”，這是一個(ge) “讓曆史學家安心的宇宙”所需要的特征。

即使作為(wei) 一個(ge) 純粹的思想實驗，時間旅行也要麵對許多挑戰。這一切的根源就是“祖父悖論”。這個(ge) 悖論的名字源於(yu) 一個(ge) 著名的場景：一個(ge) 人回到過去，在自己的祖父留下後代前殺死了他。如果這個(ge) 人成功了，他作為(wei) 他祖父的後代理應不會(hui) 在未來出現；但那樣的話，是誰殺死了祖父？更抽象地說，祖父悖論指的是，對已發生事情的任何改動可能會(hui) 產(chan) 生邏輯上的不一致。

對於(yu) 祖父悖論，最簡單的解決(jue) 辦法是否定時間旅行的可能性——如果自然法則一開始就阻止我們(men) 回到過去，我們(men) 的行為(wei) 就不會(hui) 產(chan) 生違背邏輯的後果。但科斯塔和托巴爾的模型提出了另一種解決(jue) 辦法：一旦回到了過去，無論我們(men) 如何改變已經發生的事情，嚐試創造一個(ge) 悖論，事情的發展總會(hui) 是相同的，並最終走向注定的結果。其中涉及的數學極其複雜，但研究人員提供了一個(ge) 時下流行的例子來說明，如何將其應用到現實生活中。

在新冠疫情爆發將近兩(liang) 年之後，許多人可能會(hui) 設想回到2019年年底，阻止零號病人被感染。但這將是不合邏輯的——如果我們(men) 能夠成功地預防新冠疫情，我們(men) 就沒有理由回到過去，這是祖父悖論的一種變體(ti) ，同樣站不住腳。所以我們(men) 注定會(hui) 失敗：我們(men) 飛往病源地的航班會(hui) 延誤，或者我們(men) 在捕捉將新冠傳(chuan) 播給人類的蝙蝠時，會(hui) 踩到香蕉皮滑倒，或者我們(men) 會(hui) 被一些更普通的障礙阻攔下來。疫情還是會(hui) 繼續發展，這一點我們(men) 能肯定，因為(wei) 它實際上就是這樣發展的。

沒有起點的故事

如果這個(ge) 結論聽起來很奇怪，那是因為(wei) 我們(men) 傾(qing) 向於(yu) 把這些令人費解的因果順序顛倒過來——因為(wei) 新冠疫情最終發生了，所以我們(men) 回到過去總會(hui) 踩上香蕉皮。但事實上，不管後來的結果如何，香蕉皮早就已經在那裏了。正如科斯塔所解釋的，“所有發生過的事情都隻發生過一次”，並且是以一種精確的方式發生的。我們(men) 直覺上認為(wei) 過去是可以改變的，部分源於(yu) 這樣一個(ge) 觀點，即我們(men) 把時間旅行想象成曆史主線之外的東(dong) 西。但實際上，時間旅行就像其他事件一樣，也糾纏在曆史中。

如果你回到了過去，你會(hui) 一直旁觀，一直做你已經做過的那些事情。現實不像遊戲，不會(hui) 給你那麽(me) 多“從(cong) 第一輪”開始的機會(hui) 。澳大利亞(ya) 哲學家尼古拉斯·J. 史密斯（Nicholas J. Smith）在1997年的一篇論文《為(wei) 時間旅行準備的香蕉皮夠多嗎？》中寫(xie) 道，“如果一個(ge) 時間旅行者要回到過去的某個(ge) 時間，那麽(me) 曆史上他已經在那裏出現過了。”他可以影響過去，但不能改變最後的結局。他的行為(wei) 永遠不會(hui) 改變事情的發展軌跡——這是事情唯一的發展方式。

盡管我們(men) 習(xi) 慣於(yu) 認為(wei) 時間是線性的，但這是人類固有的偏見。這種觀念符合我們(men) 對時間順序的認識，但“涉及時間旅行時，這種推理方式就不再有效了，因為(wei) 你的故事並沒有一個(ge) 明確的開始和結束。”科斯塔說。生活如電影膠片上的畫麵，不再是並排呈現的，而是重疊的。他說:“我們(men) 一次講述了整個(ge) 故事。”

對科斯塔這樣的物理學家來說，有一個(ge) 實用的結論值得牢記：如果在一個(ge) 時間循環中研究事件，你不能像在我們(men) 熟悉的世界中那樣，根據初始條件推斷出結果。這個(ge) 時間循環中沒有“初始”條件，甚至“初始”這個(ge) 詞都已經失去了意義(yi) 。所以科斯塔和托巴爾改變了視角。他們(men) 的模型不是從(cong) 某個(ge) 假想的開端出發，而是從(cong) 一組固定的變量出發，你可以把這些變量理解成人的選擇。以此出發，“物理學會(hui) 寫(xie) 出剩下的故事。”科斯塔說。

所以剩下的故事是什麽(me) ？在某種意義(yi) 上，人們(men) 仍然是“自由”的，可以按照自己的意願行事。再強調一遍，香蕉皮並不是某種神秘力量召喚來約束你行為(wei) 的巧合。相反，在你經過之前，香蕉皮就已經在那裏了。這就是世界是今天這個(ge) 樣子的原因，而不是它的結果。科斯塔說，在神聖的時間長河中，“宇宙隻是在做它唯一能做的事，那就是與(yu) 自身保持一致。”

如果時間旅行是可行的，它可能會(hui) 帶來其他麻煩。首先，建設時間機器可能需要無窮大的質量或負能量，而這種能量源我們(men) 還遠不能利用。其次，由於(yu) 封閉類時曲線的性質，時間機器隻能回到它誕生的那一刻。所以，如果我們(men) 真的設法建造或發現了一個(ge) 時間機器，我們(men) 的航程將仍然是有限的。你可能要放棄騎雷龍的夢想了。

時間旅行的複雜性足以讓許多學者望而卻步。“時間旅行並不是研究最多的學科，”科斯塔說，“因為(wei) 它很可能根本不存在。”但它仍然是一個(ge) 永恒的話題，令人驚歎和著迷，這並不是沒有理由的。“時間旅行吸引人的地方在於(yu) ，”他補充說，“我們(men) 無法證明它是不可能的。”

原文鏈接：

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

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