1937年，范·斯托克霍姆發(fā)表了一篇論文，題目似乎乏味，名為《關(guān)于圍繞對稱軸旋轉(zhuǎn)的粒子分布的引力場》。雖然題目平凡，但它的本質(zhì)是革命性的，因?yàn)樗砻鲪垡蛩固沟姆匠淘试S時(shí)空中的閉合類時(shí)間曲線。

我們的世界線通常從過去延伸到未來，但閉合類時(shí)間曲線是一條自我回環(huán)的世界線，在以前的某一點(diǎn)與該線相交時(shí)形成一個(gè)閉環(huán)。

遵循這樣的世界線的人可以重新回到他們出生的那一刻，甚至可以拯救他們十幾歲時(shí)的自己免受車禍之苦。范·斯托克霍姆證明，至少在紙上，廣義相對論中沒有任何禁止倒退時(shí)間旅行的東西。

但乍一看，似乎將你未來的世界線彎曲成閉合類時(shí)間曲線需要你以超過光速的速度行進(jìn)，即在被稱為你的光錐之外行進(jìn)。如果你的世界線是你實(shí)際通過宇宙塊時(shí)的唯一路徑，那么你的光錐表示了你可能采取的所有路徑。

想象一下，你在空間中靜止不動(dòng)，你的世界線沿著時(shí)間向前的直線運(yùn)動(dòng)，那么你未來可以去哪里呢？假設(shè)我們遵循特殊相對論，你受限于這樣一個(gè)事實(shí)，即沒有任何東西能夠以超過大約每秒300,000公里的速度行進(jìn)。

從現(xiàn)在開始的一秒鐘內(nèi)，你不能離開你當(dāng)前所在的位置超過300,000公里，但在兩秒鐘內(nèi)，你最多可以離開600,000公里，三秒鐘內(nèi)可以離開900,000公里。隨著時(shí)間的推移，你未來世界線允許存在的時(shí)空區(qū)域越大，這就是為什么它被稱為光錐。

錐形的邊緣代表了光束在時(shí)空的任意給定點(diǎn)離開起點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離，所以除非你能夠比光束更快地行進(jìn)，否則你將被困在相同的光錐內(nèi)，這意味著為了將你的未來世界線環(huán)繞回到一個(gè)更早的點(diǎn)上，你必須離開你的光錐，換句話說，實(shí)現(xiàn)時(shí)間旅行到過去似乎是不可能的，除非你能夠以超光速移動(dòng)。但是還有另一種方法可以實(shí)現(xiàn)。如果你不斷傾斜你的光錐，以至于你昨天的封閉時(shí)間曲線始終在其中，要做到這一點(diǎn)，你需要遭遇具有極高曲率的時(shí)空。

1974年，美國物理學(xué)家弗蘭克·蒂普勒研究了這種情況，具體是一個(gè)包含至少太陽質(zhì)量10倍的旋轉(zhuǎn)長軸的圓柱體會(huì)發(fā)生什么。他證明，沿著一個(gè)精確的螺旋軌跡繞過這個(gè)圓柱體將以某種方式扭曲你的局部時(shí)空，使你的光錐逐漸向后傾斜，由于你的世界線必須位于錐體內(nèi)的某個(gè)地方，你將被從現(xiàn)在運(yùn)送到過去，參觀這個(gè)圓柱體，然后返回地球?qū)⑹鼓阍谑状坞x開之前到達(dá)目的地。

然而，為了解決這個(gè)問題，蒂普勒不得不假設(shè)圓柱體是無限長的，他不能確鑿地證明一個(gè)更短的圓柱體是否能夠達(dá)到目的。此外，圓柱體還必須以每分鐘數(shù)十億次的速度旋轉(zhuǎn)才能足夠扭曲時(shí)空，這些都不是一個(gè)實(shí)用的時(shí)間機(jī)器的特征。

然后，在20世紀(jì)90年代，斯蒂芬·霍金添加了另一個(gè)復(fù)雜的層面。他認(rèn)為，使一個(gè)非無限長的蒂普勒圓柱體工作也需要巨大的負(fù)能量，

而正是在這里，量子力學(xué)介入了我們的故事。量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的支柱之一，與愛因斯坦的廣義相對論并列，它處理的是亞原子世界。根據(jù)量子物理學(xué)的觀點(diǎn)，即使是空虛的空間也并非真正空無一物，所謂的虛粒子對會(huì)不斷地出現(xiàn)和消失，能量從真空中借來以創(chuàng)造它們，這就像你透支銀行賬戶并向銀行借錢時(shí)，你的余額降至負(fù)數(shù)一樣。

然而，就像銀行一樣，宇宙最終希望將其借出的能量收回，所以負(fù)能量確實(shí)存在，但它僅限于空間的微小區(qū)域，并且持續(xù)時(shí)間極短，因此，封閉的類時(shí)曲線可能存在于亞原子領(lǐng)域，但創(chuàng)造一個(gè)足夠大讓人類穿梭以重訪過去的時(shí)間循環(huán)似乎是完全不同的命題，但可能有另一種實(shí)現(xiàn)相同效果的方法，一種繞過光速這一神圣規(guī)則、作弊的方式，即蟲洞。

1985年，著名天文學(xué)家、作家和電視主持人卡爾·薩根出版了一本名為《接觸》的小說，在其中，一種先進(jìn)的外星文明通過一種能夠?qū)⒁粋€(gè)人送到遙遠(yuǎn)的維加星的設(shè)備的設(shè)計(jì)與人類取得聯(lián)系?？紤]到?jīng)]有任何東西能比光速更快，這段25光年的旅程應(yīng)該需要非常長的時(shí)間，所以薩根希望找到一種能夠讓他的女主角更快地到達(dá)那里的方法，但又不涉及超光速旅行。

盡管書已經(jīng)完成，但薩根仍向他的朋友基普·索恩求助。薩根將手稿隔夜給索恩，索恩在第二天去參加女兒的畢業(yè)典禮時(shí)在車上閱讀了它，接著進(jìn)行了幾個(gè)快速的計(jì)算，索恩找到了答案。薩根在他的故事中所需要的是一個(gè)蟲洞。想象一下時(shí)空就像一張紙，在一端是地球，另一端是維加星，現(xiàn)在你不需要沿著紙的長度前進(jìn)，而是將紙對折。畢竟我們知道時(shí)空可以彎曲和扭曲，地球和維加星現(xiàn)在就緊挨在一起了，跳過它們之間的間隙，你就瞬間到達(dá)了那里。

從外部看，你似乎通過超光速旅行到達(dá)那里，但你實(shí)際上并沒有突破那個(gè)神圣的屏障，因此可以得出結(jié)論，蟲洞不僅可以將你傳送到空間的另一個(gè)地方，還可以將你送回到過去。假設(shè)維加星的蟲洞已經(jīng)建立，首先你需要將地球口的蟲洞連接到一枚火箭上，并將其沿著一個(gè)環(huán)形軌道以接近光速的速度繞宇宙運(yùn)行。

由于蟲洞在速度上花費(fèi)了更多的時(shí)空資源，從它的角度來看經(jīng)過的時(shí)間較少，這意味著如果你跳進(jìn)蟲洞，當(dāng)你回到地球時(shí)，你將出現(xiàn)在另一端，而且是在過去。但關(guān)鍵是你也將處于維加星系中，所以這是反向的時(shí)間旅行，但并不是回到地球的歷史。

然而，還有一種方法可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，只要以正確的方式設(shè)置蟲洞，其兩端之間的時(shí)間差將大于你返回地球所需的時(shí)間，通過傳統(tǒng)路線返回地球時(shí)，你將在你最初跳進(jìn)蟲洞的時(shí)刻之前抵達(dá)地球。至少這是理論上的情況，在實(shí)踐中會(huì)變得更加復(fù)雜。

索恩意識(shí)到，任何穿越蟲洞的物體所受到的引力將會(huì)導(dǎo)致蟲洞關(guān)閉，所以你需要某種東西來幫助撐開它。這可能需要負(fù)能量，但物理學(xué)家還研究了使用從量子糾纏到磁場的一切可能性。

1985年，杰·理查德·戈特和威廉·希斯科克斯解決了愛因斯坦關(guān)于宇宙弦的方程式，六年后戈特意識(shí)到它們也可以用作時(shí)間機(jī)器，就像圍繞無頂圓柱體旋轉(zhuǎn)一樣，沿著宇宙弦走正確的路徑，你可能會(huì)讓你的光梳向后傾斜。

量子糾纏可能是另一種選擇，物理學(xué)家知道如何以這樣的方式將兩個(gè)粒子連接在一起，改變其中一個(gè)粒子會(huì)立即改變另一個(gè)粒子，即使你將它們分隔開很大的距離，就好像關(guān)于變化的信息已經(jīng)以超光速傳播在粒子之間。但是實(shí)際上使用這種方法進(jìn)行超光速傳輸數(shù)據(jù)是不可能的，所以似乎有多種方式可以在不突破光速障礙的情況下逆行時(shí)間，但如果這是可能的話，你能對悖論做些什么呢？

量子理論可能會(huì)提供一個(gè)解決方案。在你面前的桌子上，兩個(gè)手銬緊緊扣住你的手腕，汗水順著你的臉流下來。桌子上擺放著一個(gè)裝有致命氣體的玻璃瓶，旁邊是一個(gè)帶有機(jī)械臂的錘子，機(jī)械臂連接著一個(gè)不斷測量亞原子粒子的機(jī)器。這些粒子可以處于A或B兩種狀態(tài)之一，每種結(jié)果的測量概率為50%。這實(shí)際上就是一個(gè)復(fù)雜的拋硬幣過程。如果測量結(jié)果是A，那么什么都不會(huì)發(fā)生，但如果是B，錘子就會(huì)落下，瓶子就會(huì)破碎，你就會(huì)死去。在其他房間觀看的人會(huì)讓機(jī)器進(jìn)行100次測量，然后才允許你離開，你存活的幾率約為百萬億萬億分之一。

當(dāng)機(jī)器進(jìn)行第一次測量時(shí)，你可以感到自己的心在胸腔里砰砰直跳，結(jié)果是A，你稍微放松了一些，只等待下一次測量。幾秒鐘后，又是A。在連續(xù)十次A之后，你開始感到希望，你肯定不可能在這種情況下存活。在連續(xù)99次A之后，你幾乎興奮異常。一切都取決于最后一次測量。機(jī)器發(fā)出了點(diǎn)擊聲，結(jié)果是A，你的綁架者遵守了他們的承諾，解開了手銬。盡管你還不知道，你對看似不可能的幾率存活的經(jīng)歷提供了量子理論中許多世界解釋的證據(jù)，這對于解決時(shí)間旅行悖論可能具有重要意義。這是著名的薛定諤貓思想實(shí)驗(yàn)的人類版本。最初設(shè)想的受害者是一個(gè)被放在盒子里的貓，盒子里有同樣的毒藥和錘子。量子物理學(xué)認(rèn)為，粒子在初始時(shí)既處于狀態(tài)A又處于狀態(tài)B，這就是物理學(xué)家稱之為狀態(tài)的疊加。這意味著瓶子同時(shí)是完整和破碎的，貓和你同時(shí)是活著和死了的，直到下一次測量發(fā)生。是否有關(guān)于實(shí)際進(jìn)行測量的某種力量迫使宇宙最終選擇一種方式而不是另一種方式？

根據(jù)物理學(xué)家休·埃弗雷特三世的許多世界解釋，沒有這樣的力量。它認(rèn)為，每當(dāng)量子世界中的事件有多于一種結(jié)果時(shí)，所有結(jié)果都會(huì)發(fā)生。在那一點(diǎn)上，宇宙分裂成兩個(gè)副本，一個(gè)副本發(fā)生了結(jié)果A，另一個(gè)副本發(fā)生了結(jié)果B，因此現(xiàn)實(shí)不斷地分支形成可能性的樹，偉大的時(shí)間之河分裂成無限多個(gè)分離的流。有一些分支中你從未出生，有些分支中你是地球總統(tǒng)。

如果這是真的，用帶有毒藥和錘子的機(jī)器進(jìn)行100次測量將創(chuàng)造100個(gè)不同的現(xiàn)實(shí)分支，你在其中99個(gè)分支中死亡，在一個(gè)分支中存活下來，成為唯一的幸存者。你對自己的運(yùn)氣感到驚訝，其他分支中的99個(gè)副本則沒有那么幸運(yùn)，從在一次測量后就死去的那些，到經(jīng)歷整個(gè)過程最后在第100次測量時(shí)死去的那些。這被稱為量子不朽實(shí)驗(yàn)，無論機(jī)器進(jìn)行多少次測量，總會(huì)有一個(gè)固執(zhí)地拒絕讓你去死的版本，從某種意義上說，這是一個(gè)你永遠(yuǎn)不會(huì)輸?shù)舻亩砹_斯輪盤游戲。

雖然物理學(xué)家不知道量子物理學(xué)的這種解釋是否正確，但許多世界理論可以幫助我們解決與時(shí)間旅行到過去相關(guān)的許多悖論。

以最著名的悖論，祖父悖論為例，你使用時(shí)間機(jī)器回到過去并殺害了你的祖父，然而這意味著他從未成年，從未遇見你的祖母，因此你的母親也從未出生。如果你的母親從未出生，那么你也不存在，那你又是如何回到過去并殺害你的祖父的呢？作家、哲學(xué)家和科學(xué)家們提出了各種方法來規(guī)避這個(gè)問題。史蒂芬·霍金引入了他所謂的時(shí)間保護(hù)猜想，它表明逆向時(shí)間旅行根本是不可能的，宇宙會(huì)阻止你回到過去的任何機(jī)會(huì)，因果關(guān)系神圣而嚴(yán)密受到監(jiān)管。伊戈?duì)枴ぶZ瓦科夫也思考了類似的問題，他的同名自恰性原則說，你可以回到過去，但你無法改變已經(jīng)發(fā)生的事情。如果你重新訪問了書中的早期一頁，你不能改寫已經(jīng)存在的內(nèi)容。試圖謀殺你的年幼自己，你會(huì)失敗。也許槍卡住了，或者他打了個(gè)噴嚏而你錯(cuò)過了。無論你怎么努力，你都永遠(yuǎn)不可能成功。

當(dāng)然，這引出了其他問題，不管你的未來事件是否預(yù)定，甚至自由意志是否存在，諾瓦科夫的自恰性原則也不會(huì)適用于所有情況，正如巴拉克·沙沙尼、賈瑞德·沃根和雅各布·豪澤在2020年至2022年間發(fā)表的一系列論文中所示。想象一下你擁有一臺(tái)可行的時(shí)間機(jī)器，你還有一組黑色或白色的球，關(guān)鍵是當(dāng)兩個(gè)球相遇時(shí)，它們的顏色會(huì)改變，所以一個(gè)黑球會(huì)變成白球，一個(gè)白球會(huì)變成黑球。假設(shè)一個(gè)黑球穿越時(shí)間機(jī)器，與它的過去自己相撞，這次相遇會(huì)把兩個(gè)球都變成白色。碰撞還會(huì)把已經(jīng)穿越時(shí)間的球推到一個(gè)最終會(huì)讓它再次通過時(shí)間機(jī)器的路徑上。在這種情況下，完全相同的球在完全相同的時(shí)間機(jī)器上在過去的完全相同時(shí)刻出現(xiàn)，然而它們的顏色似乎是不同的。

這個(gè)奇特的悖論不能用諾瓦科夫的自恰性原則解釋，但根據(jù)沙沙尼、沃根和豪澤的說法，可以用平行時(shí)間流來解釋。他們認(rèn)為，只有當(dāng)你從離開的時(shí)間流中出現(xiàn)時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)到過去的時(shí)間旅行，因此黑球?qū)臅r(shí)間流A開始，但將從時(shí)間機(jī)器中出現(xiàn)在時(shí)間流B中。在這個(gè)替代的時(shí)間流中，另一個(gè)球?qū)⒃谂鲎埠笸ㄟ^時(shí)間機(jī)器而不是已經(jīng)穿越過一次的球。第一次出現(xiàn)的球的顏色與第二次出現(xiàn)的球的顏色不同，但這沒關(guān)系，因?yàn)樗鼈儾辉偈峭粋€(gè)球。

這種極端的思維運(yùn)動(dòng)需要一些時(shí)間才能理解，但它確實(shí)為解決祖父悖論提供了一個(gè)潛在的解決方案。如果你在回到過去時(shí)進(jìn)入了一個(gè)獨(dú)立的時(shí)間流，那么你可以安全地殺死你祖父的那個(gè)版本，并且你的邏輯存在所關(guān)鍵的祖父版本仍然活著，健康地存在于你離開的時(shí)間流中。你的自由意志得到恢復(fù)，使你可以做任何你想做的事情。利用多世界來規(guī)避引導(dǎo)悖論也是可能的，在我們講述拯救他們的十幾歲自己的時(shí)間旅行者的故事中，信件的起源并不明確，似乎沒有人寫過它，但也許我們在故事中遺漏了一些角色。

時(shí)間流A中的我可以寫信，回到過去的時(shí)間流B并將信交給年輕的我，年輕的我選擇了物理學(xué)，并長大發(fā)明了時(shí)間機(jī)器，然后回到時(shí)間流C，給十幾歲的我一封似乎沒有作者的信。所以我們也可以解釋引導(dǎo)悖論，但我們需要在三個(gè)不同的時(shí)間流中存在三個(gè)不同版本的我。

如果這看起來像是拿大錘來敲堅(jiān)果，你并不孤單，這可能是人類如何陷入自己的思維困境的一個(gè)明顯例子。分支數(shù)量可能是無限的，正如物理學(xué)家布萊斯·德威特所說，每一個(gè)星系中每顆恒星上發(fā)生的每一個(gè)量子轉(zhuǎn)變都在把我們地球上的局部世界分裂成無數(shù)個(gè)副本。然而，約翰·威瑟，最早提出“蟲洞”一詞的人，對這個(gè)想法失去了熱情。

然而，多世界解釋在物理學(xué)界得到了認(rèn)可，并且現(xiàn)在有越來越多的忠實(shí)擁躉。無窮盡的觀點(diǎn)陣列，每一個(gè)都略有不同，演繹出時(shí)間河流上的每一個(gè)可能事件的每一個(gè)可能結(jié)果，并不斷分裂成無數(shù)個(gè)時(shí)間流。因此，當(dāng)我們以不同的速度沿著自己的世界線行進(jìn)時(shí)，在我們周圍的大塊宇宙中，未來的時(shí)間旅行不僅僅是可能的，而且已經(jīng)發(fā)生了。當(dāng)然，回到過去的旅行就不太清楚了，但至少在理論上似乎是有可能的，得益于量子力學(xué)這個(gè)反直覺的世界。

現(xiàn)在我們只能滿足于昔日的回憶，安心地知道過去仍然存在。坐在沙發(fā)上，看著我的文章，經(jīng)歷著自己的歷史，感受著宇宙的歷程。

完。