科幻小說中的時間穿梭

內容簡介

現在被稱為“黑洞”的現象早在1783年就有描述，當時那些理論被當作純粹的空想而被人無視——看不見的星星聽起來過于難以置信，所以沒有被人嚴肅對待。直到射電天文學、相對論、扭曲空間的數學模型得到發展，那些看不見的星星的真正意義才逐漸清晰。

正如約翰·格里賓所述，“幾乎所有的天文學家都會把黑洞看做我們宇宙的構成要素”。很多人相信黑洞具有通向其他時代、其他地點的類似通道一樣的功能，而且其中還蘊藏著宇宙大爆炸的奧秘。史蒂芬·霍金將其視為蟲洞，連接母宇宙和嬰兒宇宙。新興宇宙、中子星和X射線、白矮星、類星體、脈沖星，相關理論細節將一一陳列在這本扣人心弦的書中。

常識告訴我們時間穿梭是不可能的。常識還告訴我們，如果認為運動的物體會縮短并且變得越來越重，而且穿梭到遙遠星球又返回地球的宇航員會比待在家里的雙胞胎兄弟年輕一點，這是無稽之談。對于宇宙運行所遵循的規律來說，當涉及時間穿梭的時候，常識不一定總是很好的指南，其他事情也是一樣，重要的是弄清那些規律真正告訴我們的是什么，而不是我們想要它們說些什么。但是，那并不意味著我們可以對哲學家們所提出的時空穿梭疑問和在我們的概念常識中隱含的疑問完全置之不理。如果時間旅行是可能的，肯定意味著需要拋棄一些關于現實本質的堅定信念——物理學家不得不這樣做，在過去幾百年間這也不是第一次。

通過“時間穿梭”，我指的是兩種方式的時間穿梭，某一過程將會使你踏上行程并且返回到你出發時（或之前）的同一地點。這樣一次時間旅行據說可以形成一個封閉類時曲線。從“常識”的角度來看，我們可以想象一下，如果他或她進行時間旅行并且在時間旅行者的母親出生前設法以某種方式（或非故意導致的）使其外祖母死亡，對于時空旅行者來說將會發生什么，就能生動地說明這類時間穿梭的問題。在那種情況下，時間旅行者就不會出生。因此，時間旅行是絕不會發生的，外祖母也不會死亡。那么，時間旅行者是在哪種情況下出生的？

悖論和可能性

用更科學的術語來說，封閉類時曲線的問題可能違背了因果關系。因果關系是一種假定關系，它表明原因總是要先于結果的。如果我扳動房門旁邊墻上的開關，燈會在我扳動開關之后點亮，而不是之前。甚至在相對論的常規框架內，它允許以不同速度運動的觀察者看到以不同順序發生的或發生在不同時間的相同事件（有時候），雖然觀察者正在運動，他也絕不會看到房間內的燈光在我扳動開關之前亮起。想象一個正在移動的火車車廂的中間位置有個光源。不同的觀察者可能提出不同意見，從光源發出的兩道光是否會同時到達車廂的兩端，或者哪一道光會首先達到適當的一端；但是，所有觀察者都同意，光束在到達墻面之前離開了光源。大多數物理學家相信因果關系是自然界不可違背的規律；但是事實上，他們沒有證據證明。沒有人發現因果關系被違背，但是，與宇宙監督“規則”相同，事實上物理學規律中并未要求因果關系是真實的。因果關系規律不過是科學術語中所表達的我們關于時間的常識性觀點。

那么，我們如何解決“外祖母悖論”？有兩種行之有效的可能性，科學家、哲學家和科幻小說作家（最容易理解的）就此展開了廣泛的討論。首先，過去發生的事情都是不能侵犯的，這已經確定為一種僵化的模式。所有已經發生的事情，包括你穿梭回到過去拜訪外祖母，從這一觀點來看，它已經發生了并且不能改變。因此，無論當你出發開始時間旅行的時候意圖如何，你所做的事情都無法改變過去。假定你抱著謀殺的意圖出發，當你瞄準外祖母的時候槍將會射偏；或者，可能經過一系列偶然性事件，你事實上根本見不到她。關于這種想法的一個小變化是時間旅行和改變過去是可能的，但是沒有任何重大意義。例如，如果你回到過去砍倒一棵樹，在那個地方又會長出另一棵樹；如果你在你外祖母還是一個年輕姑娘的時候謀殺了她，你的外祖父可能就與她的妹妹結婚，這樣你所繼承的基因物質會出現微小的變化等等。在弗里茲·雷伯的“改變戰爭”系列故事中，有兩個對立的時間旅行者團體，他們想要利用自身的優勢改變過去擊敗對方。雖然他們盡一切可能嘗試，但是他們做出的改變好像影響力很小，并且遵照雷伯故事人物中提到的“現實守恒定律”，這些改變在通過時空連續體傳播很遠之前“就滅失了”。這種外祖母悖論解決方法最讓人擔心的是，它在多大程度上消除了我們擁有自由意志和真正獨立行動的能力。如果過去是如此嚴格意義上的固定不變，還伴隨著封閉類時曲線，未來可能也是完全固定不變的，而且，縱使我們決心要改變事件的結果，我們對時間流動的感知不再像逼真的行動表現那么真實，也不像用于制作電影的靜止圖片一個接一個投放到屏幕上面時所產生的時間流那么真實。

在某種意義上可以將時間視為一種不能改變的固定維度，赫伯特·喬治·威爾斯在他著名的小說《時間機器》中第一次提出這一想法。在愛因斯坦發布相對論之前10年，甚至在閔可夫斯基用四維空間幾何學描述這一特殊理論之前很長時間，威爾斯就提出“在時間和空間三維的任何一個維度之間都沒有差別，除非我們的意識觀念隨之發展”。小說中虛構的時空旅行者將我們所視為三維立方體的東西描述為一個固定的和無法改變的包含時間的四維實體，因此具有自己的長度、寬度、厚度和持續時間。但是，問題是，如果在四維空間中一切固定不變，那么時空旅行者如何對故事后面參與的事件產生影響呢？根據威爾斯對這些冒險活動的辯護，一切都是固定不變和預先確定的，包括時間旅行者對未來的干預。這使得生活失去了大部分樂趣。解決外祖母悖論的第二個可能性更加耐人尋味。在亞原子層面上，宇宙受到根據機會和概率規律運行的量子力學的支配。此外，還有一個老套的（而有效的）方法可以理解這意味著什么。一個放射性190尋找時間的邊緣：黑洞、白洞和蟲洞原子核的衰敗，伴隨著釋放一個粒子從而變成另一種元素的原子核，這完全取決于機會。對于每一種特殊類型的放射性元素，都存在一個特定的時間長度，在此期間原子有50：50的精確機會衰敗。這一時間間隔就是元素半衰期。量子過程對概率性的這種奴隸般的服從讓愛因斯坦感到特別受辱，他那句名言是“我不相信上帝會跟宇宙玩擲骰子”；但是所有證據（并且其中大量證據）都顯示從量子層面上來說概率確實是占有統治地位的。一個經典的思想實驗能夠說明這一點的奇怪含義，這個實驗是由諾貝爾獎獲得者量子物理學家埃爾溫·薛定諤設計出來的，設計一只假想貓被關閉在帶有一瓶毒藥、某種放射性物質和一個蓋氏計量器的盒子里面。設備用電線連接，如果放射性材料衰敗，蓋氏計量器就會被觸發并且發出一個裝置粉碎毒藥瓶子然后殺死貓。如果我們開始這一實驗，關閉盒子蓋，然后等待放射性衰敗發生的這一50：50精確機會，薛定諤的問題是：在我們打開盒蓋之前盒子中的貓是什么狀態？

常識告訴我們，貓或是活著或是死了。但是，量子物理學告訴我們像原子放射性衰變這樣的事件只有在進行觀察的時候才會成為現實。這就是說，量子物理學表明在這種情況下放射性物質是否發生衰變在打開盒子之前是不確定的。在我們查看盒子之前，放射性材料是一種所謂的狀態疊加，一種衰變和未衰變可能性的混合狀態。一旦我們查看盒子，其中一種狀態成為現實，另一種狀態消失。但是，在我們查看盒子之前，盒子中的一切，包括貓，都是一種狀態疊加。因此，量子力學一直以來都被描述為同時具有死亡和活著兩種狀態——在半個多世紀的時間里，這一理論通過了每一項實驗。

怎么會這樣？這一困惑的一個可能解決辦法是多世界假說。它認為常識告訴我們，貓或是活著或是死了。但是，量子物理學告訴我們像原子放射性衰變這樣的事件只有在進行觀察的時候才會成為現實。這就是說，量子物理學表明在這種情況下放射性物質是否發生衰變在打開盒子之前是不確定的。在我們查看盒子之前，放射性材料是一種所謂的狀態疊加，一種衰變和未衰變可能性的混合狀態。一旦我們查看盒子，其中一種狀態成為現實，另一種狀態消失。但是，在我們查看盒子之前，盒子中的一切，包括貓，都是一種狀態疊加。因此，量子力學一直以來都被描述為同時具有死亡和活著兩種狀態——在半個多世紀的時間里，這一理論通過了每一項實驗。多世界假說認為，每當宇宙（“世界”，在這里可以用這個術語）面臨量子層面的道路選擇時，事實上它都具有兩種可能性，分裂為兩個宇宙（經常被描述為“平行世界”，雖然事實上，精確地說，它們實際上是垂直的關系）。在這幅畫面中，當盒子中的放射性物質面臨衰變或不衰變的選擇時，它不會進入一種對疊加狀態的猶豫不決。而是，整個宇宙分裂為兩個宇宙。在一個世界中，物質發生衰變，當你打開盒子的時候發現一只死貓。在另一個世界中，物質并未衰變，你發現了一只活貓。兩只貓，而且都是“你的”貓，是完全真實的，在另一個世界中的對應物完全不知情。