物理2024 年 11 月 16 日

经过大卫·尼尔德

（安德烈_l/Shutterstock）

目前还没有人能够穿越时空——至少据我们所知——但这样的壮举在理论上是否可行的问题仍然让科学家们着迷。

正如《终结者》、《唐尼·达科》、《回到未来》等电影所展示的那样，时间移动会给宇宙的基本规则带来很多问题：如果你回到过去并阻止你的父母见面，因为例如，你怎么可能存在才能回到过去呢？

这是一个令人头疼的问题，被称为“祖父悖论”，但几年前，澳大利亚昆士兰大学的物理系学生热尔曼·托巴尔（Germain Tobar）研究出了如何“计算平方”，使时间旅行在没有悖论的情况下可行。

根据祖父悖论，回到过去让你的祖父消失可能会让你自己的出生变得更加困难。 （约基奇/盖蒂图片社）

“经典动力学说，如果你知道一个系统在特定时间的状态，这可以告诉我们该系统的整个历史，”托巴尔在 2020 年解释道。

“然而，爱因斯坦的 广义相对论预测了时间循环或时间旅行的存在——其中一个事件既可以发生在过去，也可以发生在未来——理论上彻底改变了动力学研究。”

计算表明，时空有可能自我调整以避免悖论。

举个典型的例子，想象一个时间旅行者回到过去去阻止疾病的传播——如果任务成功，时间旅行者就不会再有疾病可以回到过去打败。

托巴尔的研究表明，这种疾病仍然会通过其他方式、通过不同的途径或通过不同的方法逃脱，从而消除了悖论。无论时间旅行者做什么，疾病都无法停止。

托巴尔的工作对于非数学家来说并不容易深入研究，但它着眼于确定性过程（没有任何随机性）对时空连续体中任意数量区域的影响，并演示了两条封闭的类时曲线是如何形成的（正如爱因斯坦所预测的）可以符合自由意志和经典物理学的规则。

负责监督这项研究的昆士兰大学物理学家法比奥·科斯塔说： “数学检验结果是科幻小说中的东西。”

法比奥·科斯塔（左）和热尔曼·托巴尔（右）。 （何武）

该研究用另一个假设解决了这个问题，即时间旅行是可能的，但时间旅行者的行为将受到限制，以阻止他们制造悖论。在这个模型中，时间旅行者可以自由地做任何他们想做的事情，但悖论是不可能的。

虽然这些数字可能会奏效，但实际上弯曲空间和时间以进入过去仍然难以捉摸——迄今为止，科学家们设计的时间机器的概念是如此之高，因为它们目前仅以页面上的计算形式存在。

我们可能有一天会到达那里—— 史蒂芬·霍金当然认为这是可能的——如果我们做到了，那么这项新的研究表明，我们将可以自由地对过去的世界做任何我们想做的事：它会相应地重新调整自己。

“尽管你可能会制造一个悖论，但事件总是会自行调整，以避免任何不一致，”科斯塔说。

“我们发现的一系列数学过程表明，在我们的宇宙中，具有自由意志的时间旅行在逻辑上是可能的，没有任何悖论。”

该研究已发表在《经典与量子引力》杂志上。