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时间旅行的真实和悖论(4)

2014-12-04 09:49 作者:曹玲来源:三联生活周刊 2014年第49期
关于时间旅行的作品永远有市场,不管是好莱坞科幻片还是亚洲穿越剧,无一不红得发紫。物理学家认真思考了时间旅行的可能性,去往未来是可能的,回到过去还在争议中。

时间悖论

除了建造时间机器的技术困难,物理学家和逻辑学家还提出了时间旅行可能带来的各种悖论,这也是有人不承认时间旅行可行性的一个理由。

最著名的理论莫过于“外祖母悖论”,你回到过去,在你母亲出生前将你的外祖母杀死,那么你就不可能出生了。因此你绝不可能在时间上回到过去杀死你的外祖母。根据逻辑一致性的思想,这件事情是不可能发生的。

除此之外,这样的悖论还有几种。比如,信息悖论:在这种悖论中,信息来自将来,这意味着信息可能没有起源。假设毕加索穿梭时空,把他的画作给了年轻的自己,那么这派艺术究竟是谁创立的?

再比如性别悖论。在这种类型的悖论中,你生了你自己,在生理上这是不可能的。英国哲学家乔纳森·哈里森(Jonathan Harrison)写的故事中,故事的主人公不仅他父亲是他自己,而且吃了他的人也是他自己。在罗伯特·海因莱因的经典故事《你们这些还魂尸》中,主人公同时也是他的父亲、母亲、女儿和儿子,即家庭中其他三个成员是他自己。解开性别悖论是相当棘手的,既要求有时间旅行的知识,也不能违背基因法则。

剧作家在制作好莱坞大片时随意违背物理学定律,但是在物理学界,则非常严肃地对待这些悖论。物理学家提出了至少三种自然可能会用来阻止时光旅行悖论的方法:第一种方法很简单,自然不允许人类回到过去,即时间旅行不可行。第二种,前述俄罗斯物理学家诺维科夫相信我们将被迫以一种方式行事而不让悖论发生。霍金的想法和其类似,他提出一种叫作时序保护猜想的假说,用来排除时间旅行的可能性。在这种假说中,要么制造的时间机器会被摧毁,要么试图使用时间机器的人或物会被摧毁。

但是诺维科夫的方法提出了自由意志问题。如果我们在时间上回到过去,见到我们生前的父母,我们可能会想我们应该有我们行动的自由。诺维科夫认为有一条未发现的物理定律阻止任何会改变将来的行动,例如杀死父母,使你不能出生。他指出:“我们不能将时间旅行者送回伊甸园要夏娃不从树上摘苹果。”

阻止我们改变过去和产生悖论的这种神秘的力量是什么呢?他写道:“这种对我们自由行动意愿的限制是不平常的和神秘的,但不是完全没有道理的。例如,我们可能想要在没有任何设备的帮助下在天花板上行走,但是引力定律不允许我们这样做。如果这样做的话就会掉下来,因此我们的自由意志受到限制。”

可是没有生命的物质被投向过去也会发生时间悖论。假定在公元前330年,在亚历山大大帝和古波斯帝国国王大流士三世就要爆发历史性战役之前,你把机关枪带到那个时候,告诉他们怎样使用,我们就有可能改变随后的整个欧洲历史。

事实上,即使是对过去最微小的干扰也可能引起意想不到的悖论。例如,混沌理论利用蝴蝶效应这个隐喻,在地球气候形成的危急关头,即便一只蝴蝶扇动翅膀也能产生波动,使力的平衡破坏和引发强大的暴风雨。即便是最小的没有生命的物体送回到过去也会不可避免地以一种意想不到的方式改变过去,引起时间悖论。

第三种解决时间悖论的方法是有多重宇宙的存在,在回到过去后,你进入的是一个不同的平行宇宙,所以你不会对你本来的宇宙产生任何影响。事实上,所有可能的事都会发生,但是事情都是在平行宇宙中发生的。

英国物理学家戴维·多伊奇(David Deutsch)用量子物量学定律来解答矛盾。在亚原子世界里,量子的不确定性占主导地位:一个电子撞击一个质子既可能转向左边也可能转向右边,其间并无规律可循。在一些物理学家看来,这种不确定性造成了宇宙的多重性,每次一个电子转向右边的时候就和一个转向左边的电子形成一个新的宇宙。矛盾可以用同样的方式来解决:如果时间旅行者干预了历史,宇宙就会分成两个或更多的分支,那个被杀死的母亲就会到另一个平行的宇宙里,而不会进入到弑母者归属的那个宇宙中。

根据量子力学的解释,所有可能的世界都与我们共存,认识到这一点让我们头晕目眩。尽管为了到达其他世界也许需要冲动,但是这些量子世界就存在于我们所住的这个房间里。无论我们走到哪里,它们都和我们在一起。这样的多维空间的存在,其实我们的古人早就描述过了。

诺贝尔奖得主史蒂文·温伯格把多元宇宙理论比作无线电,围绕我们周围有几百个不同的遥远广播电台播出的无线电波。在任何给定的时刻,你的办公室、小汽车或者卧室里充满了这些无线电波。然而,打开收音机,你每次只能听一个频道,每个广播电台有不同的能量和不同的频率,结果只能将收音机一次调到一个台。

《平行宇宙》一书中写道:“同样,在我们的宇宙中,我们已经调到与我们宇宙的物理现实相应的频率。尽管有很多其他的宇宙,但是我们不能调到它们对应的频率。尽管这些宇宙看起来都很像,每一个世界有不同的能量。因为每个世界由百万亿亿个原子构成,这意味着能量的差别会很大,因为这些波动的频率与它们的能量成正比,这意味着每个世界的波以不同的频率振动,不再能相互作用。不管是什么意图和目的,各种各样的这些世界的波不发生相互作用和相互影响。”

关于时间旅行的理论艰深而又有趣,不管可能性多么小,每个人心中依然存在“穿越”的梦想。有一种可能,我们只需要耐心等待技术的发展追上科学理论,这种情况已经不是第一次遇到了。500年前,莱昂纳多·达·芬奇设计了一架滑翔机,它并没有被建成,但如今对该模型重建证实,如果当时达·芬奇能够获得当代航空工程师所使用的高级材料和建造技术,他的滑翔机就可以在天空翱翔。或许,时间旅行也一样。

(感谢中国科学院国家天文台陈学雷研究员对本文提供帮助。参考书目:《平行宇宙》、《时间简史》、《黑洞与时间弯曲》、《宇宙之书》、《如何进行时间旅行》等)

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