霍金和他的時序保護猜想

新西蘭數(shù)學(xué)家和宇宙學(xué)家馬特·維瑟，1994年在《核物理學(xué)B》（核物理學(xué)專門致力研究理論上的、現(xiàn)象學(xué)的、實驗性的高能物理學(xué)、量子場論和統(tǒng)計系統(tǒng)的分支）上發(fā)表文章寫道：“最近蟲洞物理學(xué)的復(fù)興，已經(jīng)導(dǎo)致了一個非常令人不安的觀察結(jié)果。很顯然，雖然這些假想中的穿越時空的隧道迄今仍然只是一種完全的假設(shè)，但是蟲洞物理學(xué)的‘復(fù)興已經(jīng)是確定無疑的事情了。而令人不安的觀察結(jié)果是：‘如果這種可以穿越的蟲洞真的存在，那么將此類蟲洞轉(zhuǎn)化為時間機器似乎是相當(dāng)容易的事。這不僅僅令人不安。這是極其令人不安的。而正是這種令人極其不安的事態(tài)，引導(dǎo)霍金發(fā)布了他的時序保護猜想。”

霍金，當(dāng)然指的是劍橋大學(xué)物理學(xué)家斯蒂芬·霍金，他是當(dāng)代最著名的科學(xué)家之一。霍金之所以聞名于世，雖然有部分原因是幾十年來他一直在與一種殘酷的、導(dǎo)致癱瘓的運動神經(jīng)元疾病做斗爭，但更重要的原因在于他在向大眾普及宇宙學(xué)中最棘手的問題上的天分。因此，他被時間旅行吸引也就不足為奇了。

“時序保護猜想”是他在1991年為《物理學(xué)評論》撰寫的一篇論文的標(biāo)題。他在解釋自己寫這篇論文的動機時，說：“有人提出，先進文明可能已經(jīng)擁有了扭曲時空的技術(shù)，從而使封閉式類時間曲線的出現(xiàn)成為可能。而封閉式類時間曲線的出現(xiàn)，使得人們可以開啟回到過去的旅程。”那么，這一觀點是誰提出來的呢？當(dāng)然是一大批科幻小說作家，但是霍金也引用了加州理工學(xué)院的物理學(xué)家基普·索恩（又是一位惠勒學(xué)派的門徒）的研究成果。（譯者注：惠勒指約翰·阿

奇博爾德·惠勒，美國著名物理學(xué)家、物理學(xué)思想家和物理學(xué)教育家。在“二戰(zhàn)”期間參與了“曼哈頓”計劃，于1967年的一次會議中提出了“黑洞”一詞，以取代從前的“引力完全坍縮的星球”。此外，“蟲洞”一詞亦由惠勒提出。他被譽為哥本哈根學(xué)派最后一位大師。）基普·索恩和他的研究生一直致力“蟲洞和時間機器”的研究。

從某些方面來看，“足夠先進的文明”這個短語已經(jīng)變成了一種比喻。比如：即便我們?nèi)祟悷o法做到，那么會不會有一個足夠先進的文明可以做到呢？這一點不僅對科幻作家來說是有用的，對物理學(xué)家來說一樣有用。所以，索恩、邁克·莫里斯和烏爾維·尤爾特塞韋爾，于1988年在《物理評論快報》上寫道：“我們開始追問，物理定律是否允許一個肆意的先進文明，構(gòu)建并維持一個用于星際旅行的蟲洞。”（由此看來，索恩能夠在26年后成為2014年的大制作電影《星際穿越》的執(zhí)行制片人和科學(xué)顧問并非巧合。）“人們可以想象，一個先進的文明將蟲洞從量子泡沫中拉出來。”他們在1988年的論文中寫道。他們還為論文配了一幅插圖，并為這幅圖做了“將蟲洞轉(zhuǎn)換成時間機器的時空圖”的說明。他們設(shè)想的蟲洞有動態(tài)的開口：太空船可以由一個開口進入蟲洞，而從另一個開口于過去的開口退出蟲洞，從而回到過去。他們不失時機地擺出了一個悖論，并以此作為結(jié)論，只是這一次不再是關(guān)于能否回到過去殺死祖父的問題了：

一個高度先進的生物是否能夠做到在事件P時測量薛定諤的貓為“活”的狀態(tài)（借此將其“波函數(shù)塌陷”到“活”的狀態(tài)），然后通過蟲洞在時間上后退，在到達事件P 之前殺死薛定諤的貓（將其波函數(shù)塌陷到“死“的狀態(tài)上）？

他們提出了這個問題，但又將其棄之一旁，沒有作答。

霍金則在此時跟進而來。他分析了蟲洞物理學(xué)，同時也分析了各種悖論（如果你能夠改變歷史帶來的各種各樣的邏輯問題），并通過對自由意志概念進行一些修改，考慮了回避這些悖論的可能性。當(dāng)然，自由意志對一位物理學(xué)家來說，就不是一個令人愉快的話題，但霍金看出了一個更好的方法，并建議將這種方法稱為“時序保護猜想”。此舉需要大量的計算，而在這些計算完成之后，霍金信心十足地得出結(jié)論：物理定律將保護歷史，使其免受那些設(shè)想中的時間旅行者的破壞。盡管庫爾特·哥德爾已經(jīng)證明了封閉式類時間曲線存在的可能性，但物理學(xué)家必須禁止封閉式類時間曲線的出現(xiàn)。“冥冥之中好像存在一個時序保護機構(gòu)，”霍金用科幻小說般的語氣寫道，“阻止了封閉式類時間曲線的出現(xiàn)，從而使得宇宙對歷史學(xué)家來說是安全的。”霍金以這種華麗的辭藻結(jié)束了他的論文——這是個小花招，可以保證霍金的稿件被《物理學(xué)評論》采納。然而霍金擁有的不僅是一個理論，他有“真憑實據(jù)”——強有力的實驗證據(jù)。當(dāng)然，現(xiàn)實也支持這一推測，那就是我們從來也沒有被成群結(jié)隊的未來游客入侵過。

有些物理學(xué)家認(rèn)為時間旅行是不可能的，但他們同時也認(rèn)為談?wù)摃r間旅行是一件很有趣的事，霍金就是他們中的一員。霍金指出，其實我們都是在時間中旅行的，只不過每次1秒。他將黑洞描述為時間機器，以此提醒我們?nèi)f有引力減慢了當(dāng)?shù)貢r間的流逝。他經(jīng)常講述他為時間旅行者舉辦聚會的故事：邀請函只有在聚會這一事實發(fā)生之后才被發(fā)出，其內(nèi)容是：“我坐在這里很長時間了，但沒有任何人前來與我聚會。”

事實上，“時序保護猜想”在斯蒂芬·霍金為其命名之前很久就已經(jīng)開始傳播了。例如，雷·布萊伯利在其1952年出版的一部關(guān)于時間旅行的故事中， 對此的表述是：“時間不允許一個人與他在不同時間里的自己會面這類混亂狀態(tài)的出現(xiàn)。當(dāng)此類場景有出現(xiàn)的可能時，時間就會產(chǎn)生畸變，從而避開此類場景的出現(xiàn)。就像是一架撞上了氣阱的飛機。請注意，時間在這里有了‘代辦機構(gòu)，這個‘代辦機構(gòu)會照章辦事。”對此，道格拉斯·亞當(dāng)斯提出了自己的看法：“悖論只不過是一種疤痕組織。時間和空間在悖論周圍自我愈合，而人們只記得那些事件的一個版

本。對人們來說，這個版本更具人們需要它具有的意義。”

這一切似乎有點神奇，科學(xué)家更傾向于信任物理定律。哥德爾認(rèn)為，一個強大的、無悖論的宇宙只不過是一個邏輯問題。“時間旅行是可能的，但沒有人能夠設(shè)法做到殺死過去的自己，”他在1972年告訴一名年輕的訪客，“先驗被大大地忽視了。邏輯則是非常強大的。”從某些方面看，時序保護變成了基本規(guī)則的一部分，甚至變成了一個老生常談的話題。麗芙卡·戈臣在她2008年出版《不似之地》中，將所有這些老橋段都看作是理所當(dāng)然的。

科幻作家也已經(jīng)找到了類似的解決方案，以解決“祖父悖論”：那些來勢洶洶、想要取祖父性命的孫子們，將不可避免地被一些東西，比如壞掉的手槍、滑溜的香蕉皮以及自己的良心發(fā)現(xiàn)，在那些不可能的事情即將成為現(xiàn)實之前，阻止其發(fā)生。

有一件事正逐漸變得清晰：這類故事中的每一個人對于時間旅行都知道很多，一個宿命的循環(huán)——一個一如既往的悖論——開始從陰影中浮現(xiàn)，一些規(guī)則也已經(jīng)得到解釋：“與流行電影相反，穿越回到過去的旅行并沒有改變未來，或者是未來已經(jīng)改變，又或者是……事實要比這復(fù)雜得多得多。”命運似乎以一種溫柔的方式牽著她。有誰可以逃避命運呢？看看發(fā)生在拉伊俄斯身

上的事吧。（譯者注：拉伊俄斯，希臘神話中的底比斯國王，他希望打破自己被兒子刺殺的預(yù)言，于是將還是嬰兒的俄狄浦斯扔在曠野中任其死去。但是，他的計劃未能阻止這一切的發(fā)生。）他能說的僅僅是：“毫無疑問，我們的世界運行遵從的規(guī)律，與我們的想象大相徑庭。