Question

时间旅行是可能的，但前提是平行时间线可以共存

Answer 1

大家有没有犯过一个很后悔的错误？纠正过去的错误是我们想 探索 时间旅行的原因之一。正如科幻小说中经常描述的那样，有了时间机器没有什么是永久的——你可以回去改变它。但在我们的宇宙中，时间旅行真的可能吗，还是只是科幻小说？

我们对时间和因果关系的现代理解来自广义相对论。理论物理学家阿尔伯特·爱因斯坦的理论将空间和时间组合成一个单一的实体——“时空”，并以任何其他既定理论无法比拟的水平对它们如何工作提供了非常复杂的解释。这个理论已经存在了 100 多年，并且已经通过实验验证了极高的精度，因此物理学家相当肯定它提供了对我们宇宙因果结构的准确描述。

几十年来，物理学家一直试图利用广义相对论来确定时间旅行是否可能。事实证明，你可以写下描述时间旅行的方程，并且与相对论完全兼容和一致。但物理学不是数学，如果方程与现实中的任何事物都不对应，它们就毫无意义。

有两个主要问题使我们认为这些方程式可能不切实际。第一个问题是实际问题：建造时间机器似乎需要奇异物质，即具有负能量的物质。我们在日常生活中看到的所有物质都是正能量的——负能量的物质不是你随便找的。从量子力学中，我们知道理论上可以创造这种物质，但数量太少，时间太短。

然而，我们也没有证据说不可能创造出足够数量的奇异物质。此外，可能会发现其他方程允许时间旅行而不需要外来物质。因此这个问题可能只是因为我们当前技术或对量子力学理解的局限。

另一个问题不太实际但更重要：观察到时间旅行似乎与逻辑相矛盾，以时间旅行悖论的形式出现。这种悖论有几种类型，但最成问题的是一致性悖论。

科幻小说中的一个流行比喻，只要有特定事件导致改变过去，就会发生一致性悖论，但改变本身首先阻止了这一事件的发生。

例如，考虑一个场景，我进入我的时间机器，用它回到过去五分钟，并在我一回到过去就摧毁机器。现在我毁掉了时光机，五分钟后我就不可能再使用它了。

但如果我不能使用时间机器，那么我就无法回到过去并摧毁它。因此，它没有被破坏，所以我可以回到过去，将它破坏。换句话说，时间机器被摧毁当且仅当它没有被摧毁。由于它不能同时被销毁和不被销毁，因此这种情况是不一致和自相矛盾的。

科幻小说中有一个普遍的误解，即可以“创造”悖论。时间旅行者通常被警告不要对过去做出重大改变，并避免因为这个确切的原因与过去的自己相遇。这方面的例子可以在许多时间旅行电影中找到，例如 回到未来 三部曲。

但在物理学中，悖论并不是一个可以实际发生的事件——它是一个纯粹的理论概念，指向理论本身的不一致。换句话说，一致性悖论不仅意味着时间旅行是一项危险的尝试，还意味着它根本不可能。

这是理论物理学家斯蒂芬霍金提出他的时序保护猜想(chronology protection)的动机之一，该猜想指出时间旅行应该是不可能的。然而，这一猜想至今仍未得到证实。此外，如果我们可以消除悖论本身，而不是消除由于悖论而导致的时间旅行，那么宇宙将是一个更有趣的地方。

解决时间旅行悖论的一种尝试是理论物理学家伊戈尔·德米特里耶维奇·诺维科夫的自洽( self-consistency )猜想，它基本上表明你可以穿越到过去，但你无法改变它。

根据诺维科夫的说法，如果我在五分钟前试图摧毁我的时间机器，我会发现这是不可能的。物理定律会以某种方式合谋保持一致性。

如果你无法改变过去，那么时光倒流又有什么意义呢？最近一位学者与他的学生 Jacob Hauser 和 Jared Wogan 的工作表明，存在诺维科夫猜想无法解决的时间旅行悖论。这让我们回到了第一方，因为即使只有一个悖论也无法消除，时间旅行在逻辑上仍然是不可能的。

那么，这意思是时间旅行是完全不可能了吗？不一定，允许多个 历史 （或更熟悉的术语，平行时间线）可以解决诺维科夫猜想无法解决的悖论。事实上，它可以解决你抛出的任何悖论。

这个想法很简单。当我退出时间机器时，我退出到另一个时间线。在那个时间线中，我可以做任何我想做的事情，包括摧毁时间机器，而不会改变我原来的时间线中的任何东西。由于我无法破坏原始时间线中的时间机器，这是我实际上用来穿越时空的时间机器，因此不存在悖论。

在过去三年研究时间旅行悖论之后，我们越来越相信时间旅行是可能的，但前提是我们的宇宙可以允许多种 历史 共存。那么这可以吗？

量子力学似乎确实暗示了这一点，至少如果你赞同埃弗雷特的“多世界”解释，一个 历史 可以“分裂”成多个 历史 ，一个对应于每个可能的测量结果——例如，薛定谔的猫是活着还是死了。

但这些只是猜测，目前科学家们正在努力寻找一种与广义相对论完全兼容的具有多种 历史 的具体时间旅行理论。当然，即使我们设法找到这样一个理论，这也不足以证明时间旅行是可能的，但这至少意味着时间旅行不会被一致性悖论排除。

时间旅行和平行时间线在科幻小说中几乎总是齐头并进，但现在我们有证据表明它们在现实科学中也必须齐头并进。广义相对论和量子力学告诉我们，时间旅行可能是可能的，但如果是的话，那么多重 历史 也一定是可能的。