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

的同一地点。这样一次时间旅行据说可

的。常识还告诉我们，如果认为运动的

以形成一个封闭类时曲线。从“常识”

物体会缩短并且变得越来越重，而且穿

的角度来看，我们可以想象一下，如果

梭到遥远星球又返回地球的宇航员会比

他或她进行时间旅行并且在时间旅行者

待在家里的双胞胎兄弟年轻一点，这是

的母亲出生前设法以某种方式（或非故

无稽之谈。对于宇宙运行所遵循的规律

意导致的）使其外祖母死亡，对于时空

来说，当涉及时间穿梭的时候，常识不

旅行者来说将会发生什么，就能生动地

一定总是很好的指南，其他事情也是一

说明这类时间穿梭的问题。在那种情况

样，重要的是弄清那些规律真正告诉我

下，时间旅行者就不会出生。因此，时

们的是什么，而不是我们想要它们说些

间旅行是绝不会发生的，外祖母也不会

什么。但是，那并不意味着我们可以对

死亡。那么，时间旅行者是在哪种情况

哲学家们所提出的时空穿梭疑问和在我

下出生的？

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

悖论和可能性

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

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）

用更科学的术语来说，封闭类时曲

的“改变战争”系列故事中，有两个对

线的问题可能违背了因果关系。因果关

立的时间旅行者团体，他们想要利用自

系是一种假定关系，它表明原因总是要

身的优势改变过去击败对方。虽然他们

先于结果的。如果我扳动房门旁边墙上

尽一切可能尝试，但是他们做出的改变

的开关，灯会在我扳动开关之后点亮，

好像影响力很小，并且遵照雷伯故事人

而不是之前。甚至在相对论的常规框架

物中提到的“现实守恒定律”，这些改

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别，除非我们的意识观念随之发展”。

子物理学表明在这种情况下放射性物质

小说中虚构的时空旅行者将我们所视为

是否发生衰变在打开盒子之前是不确定

三维立方体的东西描述为一个固定的和

的。在我们查看盒子之前，放射性材料

无法改变的包含时间的四维实体，因此

是一种所谓的状态叠加，一种衰变和未

具有自己的长度、宽度、厚度和持续时

衰变可能性的混合状态。一旦我们查看

间。但是，问题是，如果在四维空间中

盒子，其中一种状态成为现实，另一种

一切固定不变，那么时空旅行者如何对

状 态 消 失 。 但 是 ， 在 我 们 查 看 盒 子 之

故事后面参与的事件产生影响呢？根据

前，盒子中的一切，包括猫，都是一种

威尔斯对这些冒险活动的辩护，一切都

状态叠加。因此，量子力学一直以来都

是固定不变和预先确定的，包括时间旅

被 描 述 为 同 时 具 有 死 亡 和 活 着 两 种 状

行者对未来的干预。这使得生活失去了

态——在半个多世纪的时间里，这一理

大部分乐趣。解决外祖母悖论的第二个

论通过了每一项实验。

可 能 性 更 加 耐 人 寻 味 。 在 亚 原 子 层 面

怎么会这样？这一困惑的一个可能

上，宇宙受到根据机会和概率规律运行

解决办法是多世界假说。它认为常识告

的量子力学的支配。此外，还有一个老

诉我们，猫或是活着或是死了。但是，

套的（而有效的）方法可以理解这意味

量子物理学告诉我们像原子放射性衰变

着什么。一个放射性190寻找时间的边

这样的事件只有在进行观察的时候才会

缘：黑洞、白洞和虫洞原子核的衰败，

成为现实。这就是说，量子物理学表明

伴随着释放一个粒子从而变成另一种元

在这种情况下放射性物质是否发生衰变

素的原子核，这完全取决于机会。对于

在打开盒子之前是不确定的。在我们查

每一种特殊类型的放射性元素，都存在

看盒子之前，放射性材料是一种所谓的

一个特定的时间长度，在此期间原子有

状态叠加，一种衰变和未衰变可能性的

50:50的精确机会衰败。这一时间间隔

混合状态。一旦我们查看盒子，其中一

就是元素半衰期。量子过程对概率性的

种状态成为现实，另一种状态消失。但

这种奴隶般的服从让爱因斯坦感到特别

是，在我们查看盒子之前，盒子中的一

受辱，他那句名言是“我不相信上帝会

切 ， 包 括 猫 ， 都 是 一 种 状 态 叠 加 。 因

寻找时间的边缘:黑洞、白洞

和虫洞

（ 英 ） 约 翰? 格 里 宾

（JohnGribbin）

海南出版社

978-7-5443-5381-6

2014-06

32.00

变在通过时空连续体传播很远之前“就

跟宇宙玩掷骰子”；但是所有证据（并

此，量子力学一直以来都被描述为同时

灭失了”。这种外祖母悖论解决方法最

且其中大量证据）都显示从量子层面上

具有死亡和活着两种状态——在半个多

让人担心的是，它在多大程度上消除了

来说概率确实是占有统治地位的。一个

世 纪 的 时 间 里 ， 这 一 理 论 通 过 了 每 一

我们拥有自由意志和真正独立行动的能

经典的思想实验能够说明这一点的奇怪

项 实 验 。 多 世 界 假 说 认 为 ， 每 当 宇 宙

力。如果过去是如此严格意义上的固定

含 义 ， 这 个 实 验 是 由 诺 贝 尔 奖 获 得 者

（“世界”，在这里可以用这个术语）

不变，还伴随着封闭类时曲线，未来可

量子物理学家埃尔温?薛定谔设计出来

面临量子层面的道路选择时，事实上它

能也是完全固定不变的，而且，纵使我

的，设计一只假想猫被关闭在带有一瓶

都 具 有 两 种 可 能 性 ， 分 裂 为 两 个 宇 宙

们决心要改变事件的结果，我们对时间

毒药、某种放射性物质和一个盖氏计量

（经常被描述为“平行世界”，虽然事

流动的感知不再像逼真的行动表现那么

器的盒子里面。设备用电线连接，如果

实上，精确地说，它们实际上是垂直的

真实，也不像用于制作电影的静止图片

放射性材料衰败，盖氏计量器就会被触

关系）。在这幅画面中，当盒子中的放

一个接一个投放到屏幕上面时所产生的

发并且发出一个装置粉碎毒药瓶子然后

射性物质面临衰变或不衰变的选择时，

时间流那么真实。

杀死猫。如果我们开始这一实验，关闭

它 不 会 进 入 一 种 对 叠 加 状 态 的 犹 豫 不

在某种意义上可以将时间视为一种

盒子盖，然后等待放射性衰败发生的这

决。而是，整个宇宙分裂为两个宇宙。

不 能 改 变 的 固 定 维 度 ， 赫 伯 特 ? 乔 治 ?

一50:50精确机会，薛定谔的问题是：

在一个世界中，物质发生衰变，当你打

威尔斯在他著名的小说《时间机器》中

在我们打开盒盖之前盒子中的猫是什么

开盒子的时候发现一只死猫。在另一个

第一次提出这一想法。在爱因斯坦发布

状态？

世界中，物质并未衰变，你发现了一只

相 对 论 之 前 1 0 年 ， 甚 至 在 闵 可 夫 斯 基

常 识 告 诉 我 们 ， 猫 或 是 活 着 或 是

活猫。两只猫，而且都是“你的”猫，

用四维空间几何学描述这一特殊理论之

死了。但是，量子物理学告诉我们像原

是完全真实的，在另一个世界中的对应

前很长时间，威尔斯就提出“在时间和

子放射性衰变这样的事件只有在进行观

物完全不知情。

空间三维的任何一个维度之间都没有差

察的时候才会成为现实。这就是说，量

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