澳洲科学家完成时间旅行模拟，解决祖父悖论

2009年6月28日，世界著名物理学家斯蒂芬·霍金在剑桥举办了一场香槟和葡萄酒派对。霍金邀请了所有人，但没人参加。霍金并不惊讶，因为他直到晚会结束后才发出邀请。他说这是“对未来时间旅行者的邀请”这是霍金对他1992年关于时间旅行不可能的推测的验证。

然而，霍金可能是错的。最近的实验已经证明了时间旅行的可行性，至少在数学上是如此。这项研究直接颠覆了我们对宇宙的理解，使时间旅行从科幻变成了理论上的可行性。它对基础物理、量子计算和其他科学都有重要意义。

封闭类时曲线

关于时间旅行的争论是时间旅行在我们的物理理论中是不允许的。在爱因斯坦的广义相对论中，引力被描述为由能量和物质弯曲的时空。最极端的引力场，比如旋转黑洞的引力场，理论上可以扭曲现实，导致时间和空间倒流。这样，就形成了一条“封闭的时间曲线”(CTC)，一个可以穿越时空回到过去的圆。

霍金和许多其他物理学家已经发现封闭的类时曲线是可恶的，因为任何宏观物体通过封闭的类时曲线都会导致悖论和崩溃。1991年，理论家大卫·多伊奇提出量子尺度的不确定性原理可以避免封闭类时曲线的悖论。“这很有趣。悖论将在宏观层面形成，在量子层面消失。”昆士兰大学的物理学家蒂姆·拉尔夫说。“这将使你怀疑你是否需要创建一个统一广义相对论和量子力学的理论。”

曲线实验

最近，拉尔夫和他的博士生马丁·林鲍尔的团队第一次模拟了多伊奇的封闭类时曲线模型，检验和验证了这一有20年历史的理论的许多方面。他们的发现发表在《自然通讯》上。他们的大部分模拟实验集中在如何解决“祖父悖论”。“祖父悖论”描述了一个人通过封闭的时间曲线回到过去，杀死他的祖父，阻止他出生。

祖父悖论

多伊奇对祖父悖论的量子解决方案基于以下原则:

想象一下，不允许人类穿越时空回到过去杀死他们的祖先，而是允许一个基本粒子穿越时空回到过去，并按下粒子发生器的开关。如果粒子能按下开关，那么机器就能发射粒子并让它回到过去。如果粒子不能按下开关，机器就不能发射粒子。在这种情况下，没有人能确切知道粒子是否被发射，只有它的概率。多伊奇理论的基本原则是将自洽性放入量子范畴，并认识到任何进入封闭曲线的粒子都必须有封闭曲线的可能性。因此，回到过去的粒子有一定的机会按下开关，产生自己并闭合曲线。如果人们回到过去，那么一定有可能杀死祖父，也有可能不杀死祖父，让曲线有闭合的可能，从而逃避悖论。很奇怪，不是吗？这是量子力学。

在拉尔夫、林鲍尔及其同事对多伊奇模型的模拟中，他们利用了量子对的量子纠缠效应。量子纠缠是宇宙的基本组成部分。它在空间和时间上同时起作用，所以今天改变粒子的状态将立即改变相同粒子的未来状态。“让我们首先同步两个粒子的计划状态，这样当进入曲线的粒子改变状态时，第二个粒子也会改变状态，”林鲍尔说。这相当于创造了两个完全相同的人，一个回到过去，一个留在现在，并测试回到过去的人是否会改变现在的状态。“当然，我们没有送任何东西过去。我们只是通过模拟研究了经典量子力学中不允许的东西。”拉尔夫还说:“这个实验不能验证多伊奇的模型，除非它能通过一条真正封闭的类时曲线。”

其他理论

多伊奇的模型并不独特。2009年，麻省理工学院的理论家塞思·劳埃德提出了另一个理论，利用量子隐形传态和一种叫做“后选择”的机制来解决祖父的悖论。劳埃德和他的加拿大同事在2011年成功完成了模型模拟。“多伊奇的理论摧毁了关联性。在他的理论中，时间旅行者在封闭的类时曲线中对未来没有影响。然而，我的理论保留了相关性。如果时间旅行者能够回到过去，那么他就会记得过去。”

劳埃德模型使反恐委员会在信息处理方面显得不那么强大，但它在时间和空间上仍高于现代计算机的性能。“反恐委员会能够帮助解决的问题大致类似于大海捞针，”劳埃德说，“但德国模式下的反恐委员会只能告诉我们为什么会有大海捞针。”

然而，劳埃德承认，关于反恐委员会的一切都是猜测。他说:“没有人知道哪个模式是正确的。这甚至可能是错误的。”当然，他补充道，也许霍金是对的，没有时间旅行。