时间旅行的悖论 从虫洞里回到过去（只会出现在影视剧或小说中）

从虫洞里回到过去

虫洞不仅可以快速到达宇宙另一个区域，或者是另一个宇宙，而且它还可以用来当作时间机器回到过去。例如，一个洞口如果相对另一个洞口高速运动时，虫洞就会变成时间机器。根据相对论引起的效应，两个洞口的时间将会不一样，这样你就可以穿过虫洞回到过去。下面来举个例子说明。

一个人在地球上创造了一个虫洞，他把一个洞口放在他家里，另一个洞口放在一个宇宙飞船上。他可以带着这个洞口坐着飞船去宇宙溜达一圈回到地球。根据相对论我们知道，跑得越快，时间流逝得越慢，所以对于他来说这个过程可能只过了12个小时，但是地球上却已经过了10年。那时他的家可能不复存在了。但他如果从飞船的虫洞望过去，会发现洞口另一端仍是那个他刚离开时的地球。所以他完全可以爬进虫洞，回到10年前的地球，也就是说他可以利用虫洞回到过去！（不过我们也注意到，他是无法回到虫洞创造以前的时刻，所以他不可能回到二战前干掉幼年的希特勒。）

所以说虫洞在某些情况下是可以成为时间机器的，它可以创造出一个可返回到过去的时间圈。时间圈的正式名称叫做封闭类时曲线，而虫洞则是能产生封闭类时曲线的一种。

时间旅行的悖论

接下来面对的问题是，宇宙允许时间机器存在吗？一个很显然的问题是，任何物体穿过可回到过去的虫洞后，会不可避免地破坏因果关系并产生悖论。例如著名的“祖父悖论”：有人穿过虫洞回到过去杀掉自己的祖父，从而阻止了自己之后的出生，这样自己就从来没有出生了，因此也就无法回到过去杀掉自己的祖父。

不过祖父悖论还存在着一个问题，那就是人是否真的具有自由意志：作为一个人，我有没有决定自己命运的能力？当我回到过去时，真的有能力杀掉自己的祖父？当我准备举刀刺向祖父时，会不会有一种无形的力量阻止我这么做呢？

自由意志问题，其实比时间机器更加令人困惑。所以为了避免这样的问题，我们可以去研究由非生命物体所产生的悖论，然后尝试来解决这个悖论。

消除悖论的假想实验

例如考虑一个台球从某个地点进入虫洞的一个入口，回到过去并从另一个洞口飞出，然后正好撞到原来的自己，使得原来的台球改变了方向，从而使它无法进入虫洞然后回来打到自己。

这种情况与祖父悖论类似，都是回到过去改变了历史，并产生逻辑不通的问题。怎么解决这种问题呢？其实很简单，如果我们能找到一种逻辑自洽（即根据逻辑推理可证明自身存在的合理性，并且不会产生矛盾和错误）的结果，并满足一切的物理定律，就可以消除这种悖论。注意到台球是经典的物体，它有着确定的位置和速度，所以台球只需要满足经典物理学定律。

索恩和他的学生在1988年详细探讨了这种台球问题。经过一番努力，他们发现在初始条件不变的情况下，确实存在满足经典物理学定律的并且逻辑自洽的结果。具体地说，这个台球还是按照原来的路线飞向虫洞的一个洞口，不过会在途中被另一个台球轻微地撞到（我们之后会看到它是这个台球未来的自己），然后路线将会出现轻微的偏离，它进入虫洞回到过去并从另一个洞口飞出，因为它的路线已经出现轻微的偏离，所以它并不会像上面的例子那样猛烈地撞到原来的自己，而是轻微地撞到。这种过程就是完全逻辑自洽的，悖论消除了。

需要注意的是，这里轻微地碰撞具体有两种情况，一个是碰撞原来的台球一边，另一个是碰撞原来的台球另一边。也就是说存在两种逻辑自洽的轨道。

这是一个令人震惊的结果。因为在没有时间机器的宇宙中，初始条件不变的情况下，根据经典物理理论，台球运动的轨道有且只有一种轨道。而时间机器的出现打破了这种经典物理学中的确定性。另外，在某些其他的初始条件下，时间机器还可以使得台球具有无限多个不同的轨道，而不只是两种。

那么这意味着什么？如果你了解量子力学的话，那么这就不足为奇了。量子力学与经典物理学大为不同，在相同的初始条件下，它会得出要所要发生事情的概率，而不是确定的事情。如果用量子力学的眼光来看前面的台球实验，那么台球开始飞向虫洞时，它将有一定的概率选择其中的一条轨道，有一定的概率选择另一条轨道。（如果你做一次台球实验，只能得到其中的一个结果。多次做实验就会发现，一些球会选择其中的一条轨道，一些球会选择另一条轨道。）

看样子悖论好像可以消除，那么宇宙中真的会允许虫洞变成时间机器吗？

我们知道描述引力的广义相对论与量子力学是不兼容的，不过可以使用一些半经典的办法来研究引力的一些量子效应。索恩等一些物理学家发现，如果把量子效应考虑进去的话，就会发现，在虫洞在形成时间机器的瞬间，总会有一束真空涨落反复地穿过它，最终真空涨落变得异常强烈，从而破坏掉虫洞，来阻止时间机器的形成。斯蒂芬·霍金把这种阻止时间机器形成的机制称为“时序保护猜想”。时序保护猜想会阻止任何形式的时间机器（包括虫洞）的形成。

多世界中的虫洞

那么虫洞真的不能变成时间机器吗？别急，还有一种办法可以挽救。1991年英国物理学家大卫·多伊奇提出，可以利用多世界诠释的观点，来拯救时间机器。其中，多世界诠释是一种有别于传统的诠释量子力学的理论。

传统的量子诠释认为在测量之前，一个微观粒子可以同时处在各种状态，这种状态称为叠加态，物理学家可以用称之为波函数的工具来描述。你一旦进行测量，叠加态就会被破坏，粒子就会变为唯一的一种状态。而多世界诠释认为，一个粒子在任何时候都处在叠加态之中，粒子的每一状态都处在多个子世界中的一个。在测量前，这些子世界彼此能影响对方，所以我们能观测到它处在叠加态。一旦进行测量，每个子世界就会变得彼此不相干了，无法感知对方，所以你只能看到一个结果，但粒子仍然处在叠加态之中。

多世界诠释不仅适用于微观粒子，事实上任何事物都是如此。比如你选择去买哪种水果来吃，你就会产生许多个彼此不相干的子世界。你在这个子世界中选择了苹果，你在那个子世界中选择了香蕉。你只能感知其中的一个子世界，无法感知其他的子世界。

除了那些微观粒子的子世界可以彼此感知，其余的子世界是不通的。你从来就没有看到过另一个子世界中的你。那么我们真的就不能进入另一个子世界了？

多伊奇指出，虫洞成为时间机器之后，连接的并不是同一个世界，而是不同的子世界。这样你穿越虫洞回到的是另一个子世界，那里可能与我们的世界大为不同，可能小行星并未撞击地球，恐龙仍是世界主宰，或者可能德国纳粹首先研制出原子弹等等。多伊奇发现，穿越虫洞回到另一个子世界的好处是，不仅祖父悖论不会出现，而且那个真空涨落也不会在虫洞里变得异常之大。可以说，虫洞也许可以打开通往另一个世界的大门。

但是，虫洞在今天仍是一个理论名词，要找到一个或者制造一个虫洞去通向另一个世界，人类还有很长的路要走。

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