科幻小说中的时间穿梭

内容简介

现在被称为“黑洞”的现象早在1783年就有描述，当时那些理论被当作纯粹的空想而被人无视——看不见的星星听起来过于难以置信，所以没有被人严肃对待。直到射电天文学、相对论、扭曲空间的数学模型得到发展，那些看不见的星星的真正意义才逐渐清晰。

正如约翰·格里宾所述，“几乎所有的天文学家都会把黑洞看做我们宇宙的构成要素”。很多人相信黑洞具有通向其他时代、其他地点的类似通道一样的功能，而且其中还蕴藏着宇宙大爆炸的奥秘。史蒂芬·霍金将其视为虫洞，连接母宇宙和婴儿宇宙。新兴宇宙、中子星和X射线、白矮星、类星体、脉冲星，相关理论细节将一一陈列在这本扣人心弦的书中。

常识告诉我们时间穿梭是不可能的。常识还告诉我们，如果认为运动的物体会缩短并且变得越来越重，而且穿梭到遥远星球又返回地球的宇航员会比待在家里的双胞胎兄弟年轻一点，这是无稽之谈。对于宇宙运行所遵循的规律来说，当涉及时间穿梭的时候，常识不一定总是很好的指南，其他事情也是一样，重要的是弄清那些规律真正告诉我们的是什么，而不是我们想要它们说些什么。但是，那并不意味着我们可以对哲学家们所提出的时空穿梭疑问和在我们的概念常识中隐含的疑问完全置之不理。如果时间旅行是可能的，肯定意味着需要抛弃一些关于现实本质的坚定信念——物理学家不得不这样做，在过去几百年间这也不是第一次。

通过“时间穿梭”，我指的是两种方式的时间穿梭，某一过程将会使你踏上行程并且返回到你出发时（或之前）的同一地点。这样一次时间旅行据说可以形成一个封闭类时曲线。从“常识”的角度来看，我们可以想象一下，如果他或她进行时间旅行并且在时间旅行者的母亲出生前设法以某种方式（或非故意导致的）使其外祖母死亡，对于时空旅行者来说将会发生什么，就能生动地说明这类时间穿梭的问题。在那种情况下，时间旅行者就不会出生。因此，时间旅行是绝不会发生的，外祖母也不会死亡。那么，时间旅行者是在哪种情况下出生的？

悖论和可能性

用更科学的术语来说，封闭类时曲线的问题可能违背了因果关系。因果关系是一种假定关系，它表明原因总是要先于结果的。如果我扳动房门旁边墙上的开关，灯会在我扳动开关之后点亮，而不是之前。甚至在相对论的常规框架内，它允许以不同速度运动的观察者看到以不同顺序发生的或发生在不同时间的相同事件（有时候），虽然观察者正在运动，他也绝不会看到房间内的灯光在我扳动开关之前亮起。想象一个正在移动的火车车厢的中间位置有个光源。不同的观察者可能提出不同意见，从光源发出的两道光是否会同时到达车厢的两端，或者哪一道光会首先达到适当的一端；但是，所有观察者都同意，光束在到达墙面之前离开了光源。大多数物理学家相信因果关系是自然界不可违背的规律；但是事实上，他们没有证据证明。没有人发现因果关系被违背，但是，与宇宙监督“规则”相同，事实上物理学规律中并未要求因果关系是真实的。因果关系规律不过是科学术语中所表达的我们关于时间的常识性观点。

那么，我们如何解决“外祖母悖论”？有两种行之有效的可能性，科学家、哲学家和科幻小说作家（最容易理解的）就此展开了广泛的讨论。首先，过去发生的事情都是不能侵犯的，这已经确定为一种僵化的模式。所有已经发生的事情，包括你穿梭回到过去拜访外祖母，从这一观点来看，它已经发生了并且不能改变。因此，无论当你出发开始时间旅行的时候意图如何，你所做的事情都无法改变过去。假定你抱着谋杀的意图出发，当你瞄准外祖母的时候枪将会射偏；或者，可能经过一系列偶然性事件，你事实上根本见不到她。关于这种想法的一个小变化是时间旅行和改变过去是可能的，但是没有任何重大意义。例如，如果你回到过去砍倒一棵树，在那个地方又会长出另一棵树；如果你在你外祖母还是一个年轻姑娘的时候谋杀了她，你的外祖父可能就与她的妹妹结婚，这样你所继承的基因物质会出现微小的变化等等。在弗里兹·雷伯的“改变战争”系列故事中，有两个对立的时间旅行者团体，他们想要利用自身的优势改变过去击败对方。虽然他们尽一切可能尝试，但是他们做出的改变好像影响力很小，并且遵照雷伯故事人物中提到的“现实守恒定律”，这些改变在通过时空连续体传播很远之前“就灭失了”。这种外祖母悖论解决方法最让人担心的是，它在多大程度上消除了我们拥有自由意志和真正独立行动的能力。如果过去是如此严格意义上的固定不变，还伴随着封闭类时曲线，未来可能也是完全固定不变的，而且，纵使我们决心要改变事件的结果，我们对时间流动的感知不再像逼真的行动表现那么真实，也不像用于制作电影的静止图片一个接一个投放到屏幕上面时所产生的时间流那么真实。

在某种意义上可以将时间视为一种不能改变的固定维度，赫伯特·乔治·威尔斯在他著名的小说《时间机器》中第一次提出这一想法。在爱因斯坦发布相对论之前10年，甚至在闵可夫斯基用四维空间几何学描述这一特殊理论之前很长时间，威尔斯就提出“在时间和空间三维的任何一个维度之间都没有差别，除非我们的意识观念随之发展”。小说中虚构的时空旅行者将我们所视为三维立方体的东西描述为一个固定的和无法改变的包含时间的四维实体，因此具有自己的长度、宽度、厚度和持续时间。但是，问题是，如果在四维空间中一切固定不变，那么时空旅行者如何对故事后面参与的事件产生影响呢？根据威尔斯对这些冒险活动的辩护，一切都是固定不变和预先确定的，包括时间旅行者对未来的干预。这使得生活失去了大部分乐趣。解决外祖母悖论的第二个可能性更加耐人寻味。在亚原子层面上，宇宙受到根据机会和概率规律运行的量子力学的支配。此外，还有一个老套的（而有效的）方法可以理解这意味着什么。一个放射性190寻找时间的边缘：黑洞、白洞和虫洞原子核的衰败，伴随着释放一个粒子从而变成另一种元素的原子核，这完全取决于机会。对于每一种特殊类型的放射性元素，都存在一个特定的时间长度，在此期间原子有50：50的精确机会衰败。这一时间间隔就是元素半衰期。量子过程对概率性的这种奴隶般的服从让爱因斯坦感到特别受辱，他那句名言是“我不相信上帝会跟宇宙玩掷骰子”；但是所有证据（并且其中大量证据）都显示从量子层面上来说概率确实是占有统治地位的。一个经典的思想实验能够说明这一点的奇怪含义，这个实验是由诺贝尔奖获得者量子物理学家埃尔温·薛定谔设计出来的，设计一只假想猫被关闭在带有一瓶毒药、某种放射性物质和一个盖氏计量器的盒子里面。设备用电线连接，如果放射性材料衰败，盖氏计量器就会被触发并且发出一个装置粉碎毒药瓶子然后杀死猫。如果我们开始这一实验，关闭盒子盖，然后等待放射性衰败发生的这一50：50精确机会，薛定谔的问题是：在我们打开盒盖之前盒子中的猫是什么状态？

常识告诉我们，猫或是活着或是死了。但是，量子物理学告诉我们像原子放射性衰变这样的事件只有在进行观察的时候才会成为现实。这就是说，量子物理学表明在这种情况下放射性物质是否发生衰变在打开盒子之前是不确定的。在我们查看盒子之前，放射性材料是一种所谓的状态叠加，一种衰变和未衰变可能性的混合状态。一旦我们查看盒子，其中一种状态成为现实，另一种状态消失。但是，在我们查看盒子之前，盒子中的一切，包括猫，都是一种状态叠加。因此，量子力学一直以来都被描述为同时具有死亡和活着两种状态——在半个多世纪的时间里，这一理论通过了每一项实验。

怎么会这样？这一困惑的一个可能解决办法是多世界假说。它认为常识告诉我们，猫或是活着或是死了。但是，量子物理学告诉我们像原子放射性衰变这样的事件只有在进行观察的时候才会成为现实。这就是说，量子物理学表明在这种情况下放射性物质是否发生衰变在打开盒子之前是不确定的。在我们查看盒子之前，放射性材料是一种所谓的状态叠加，一种衰变和未衰变可能性的混合状态。一旦我们查看盒子，其中一种状态成为现实，另一种状态消失。但是，在我们查看盒子之前，盒子中的一切，包括猫，都是一种状态叠加。因此，量子力学一直以来都被描述为同时具有死亡和活着两种状态——在半个多世纪的时间里，这一理论通过了每一项实验。多世界假说认为，每当宇宙（“世界”，在这里可以用这个术语）面临量子层面的道路选择时，事实上它都具有两种可能性，分裂为两个宇宙（经常被描述为“平行世界”，虽然事实上，精确地说，它们实际上是垂直的关系）。在这幅画面中，当盒子中的放射性物质面临衰变或不衰变的选择时，它不会进入一种对叠加状态的犹豫不决。而是，整个宇宙分裂为两个宇宙。在一个世界中，物质发生衰变，当你打开盒子的时候发现一只死猫。在另一个世界中，物质并未衰变，你发现了一只活猫。两只猫，而且都是“你的”猫，是完全真实的，在另一个世界中的对应物完全不知情。