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时间旅行有可能实现,但前提是宇宙中存在平行时间线

IT界 (4) 2022-05-03 00:44:25
时间旅行有可能实现,但前提是宇宙中存在平行时间线 (http://www.hsqixing.com/) IT界 第1张

  新浪科技讯 北京时间4月29日消息,据国外媒体报道,每个人都犯过令自己追悔莫及的错误,恨不得能回到过去重来一次,这也是时空旅行的概念如此吸引人的原因之一。在科幻作品中,只要有一台时间机器,似乎就没有什么是永恒不变的了,反正你可以随时回到过去、改变一切。但时间旅行在我们的宇宙中真的有可能实现吗?还是只能停留在科幻作品中?

  现代人对时间和因果关系的理解来源于广义相对论。爱因斯坦将空间和时间合二为一,创造出了“空间”的概念,并对二者的运作机制做了极其复杂精妙的解释,其它理论都难以望其项背。广义相对论提出至今已过了一百多年,并在极高精度上经过了实验验证,因此物理学家相信。广义相对论精准地描述了宇宙的因果结构。

  数十年来,物理学家一直在尝试用广义相对论分析时间旅行是否可行。他们提出的一些等式显示,时间旅行完全可以与相对论兼容。但物理并不等于数学,这些等式若无法与现实事物相对应,就毫无意义。

  时间旅行之争

  有两大问题导致这些等式显得不太现实。首先是一个实际问题:打造时间机器可能要用到负能量物质。我们在日常生活中见到的物质全都是正能量物质。量子力学告诉我们,负能量物质在理论上是可以创造出来的,但数量极其微小,存在时间也极为短暂。

  不过,没有证据证明我们一定不可能创造出足量的负能量物质。另外,我们说不定还能找到不需要借用这些物质、便可实现时间旅行的等式。因此,这个问题说到底只是我们当前的技术水平、或对量子力学的理解有限导致的。

  科幻作品中经常出现一个设定:某起事件改变了过去,但过去改变之后,反过来又阻止了这起事件的发生,从而造成了悖论。例如,假设你造出了一台时间机器,用它回到了五分钟前,然后立即摧毁了这台机器。由于这台机器已经被毁,你在五分钟之后就不可能再使用它了。但既然你无法使用这台时间机器,也就无法回到过去摧毁它,因此这台机器并没有被毁,所以你可以回到过去摧毁它。换句话说,只有当时间机器未被摧毁时,它才能被摧毁。但一台机器显然不可能同时处于“被毁”和“未摧毁”两种状态,这种情况显然是无法自洽、相互矛盾的。

时间旅行有可能实现,但前提是宇宙中存在平行时间线 (http://www.hsqixing.com/) IT界 第2张

  消除悖论

  科幻作品中常有一种误解,认为悖论可以被“创造出来”。时间旅行者往往会受到警告,不要对过去做过多变动,也不要碰见过去的自己。许多以时间旅行为主题的电影(如《回到未来》三部曲)中都有这样的例子。

  但在物理学中,悖论其实并不是能够实际发生的事件,而是一种纯理论概念,指的是理论本身的不自洽问题。换句话说,自洽性悖论不仅意味着时间旅行是一种危险的举动,还暗指其根本不可能发生。

  这正是理论物理学家霍金提出“时序保护猜想”的动机之一。霍金认为,时间旅行应当不可能实现。但该猜想尚未得到证明。况且,与其因为悖论而排除时间旅行的可能性,我们大可以仅消除悖论本身,这样一来,宇宙也能变得有趣得多。

  为解决时间旅行的悖论问题,理论物理学家伊戈尔·德米特里耶维奇·诺维科夫提出了“自洽猜想”。该猜想的基本理念是,你可以穿越到过去,但无法改变过去。诺维科夫指出,如果你回到五分钟前、试图摧毁时间机器,会发现自己根本做不到,因为物理法则将设法介入其中,保护自洽性不受破坏。

  多重历史

  但如果不能改变过去,回到过去又有什么意义呢?加拿大布鲁克大学物理学助理教授巴拉克·肖申尼与学生雅各布·豪瑟和杰瑞德·沃冈近期开展的一项研究显示,有些时间旅行悖论是诺维科夫的自洽猜想无法解决的。这让我们又回到了原点:哪怕只有一个悖论无法消除,时间旅行在逻辑上就不可能实现。

  那么,这是否意味着时间旅行注定不可能实现呢?倒也未必。肖申尼等人的研究显示,只要允许多重历史(或者说平行时间线)的存在,就能解决诺维科夫猜想无法解决的悖论了。事实上,任何悖论都可用这种方法解决。

  其中的思路非常简单。当你从时间机器中走出时,就进入了一条不同的时间线;你可以在这条时间线上为所欲为(包括摧毁时间机器),你原先所在的那条时间线都不会发生任何改变。既然你无法摧毁原时间线中的时间机器,也就不存在什么悖论了。

  过去三年来,肖申尼一直在研究时间旅行的悖论问题。如今他越发坚信,时间旅行是有可能实现的,但前提是我们的宇宙允许多重时间线的存在。那么问题来了,宇宙中可以存在多重时间线吗?

  从量子力学来看,答案似乎是“可以”。如艾弗雷特的“多世界诠释”提出,一段历史可以“分裂”成多段历史,每段历史都对应着一种不同的结果,比如薛定谔的猫可能死去、也可能活着。

  但这些都只是猜测而已。肖申尼和学生们目前正在寻觅一种融合了多重历史说、能够与广义相对论完全兼容的时间旅行理论。当然,就算他们真的找到了这样的理论,也不足以证明时间旅行可能实现。但这至少意味着,时间旅行不会因为自洽悖论而彻底排除可能性。

  时间旅行和平行时间线在科幻作品中总是同时出现,但研究人员如今证明,它们在现实世界中同样密不可分。广义相对论和量子力学告诉我们,时间旅行是有可能实现的;但假如时间旅行可以实现,那多重历史必定也可以。(叶子)

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