时间旅行|时间旅行，不再是遥不可及的梦想广义相对论|自由

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如果你能够预知未来，你会去改变它吗？(文源美国漫威影像)
【时间旅行|时间旅行，不再是遥不可及的梦想】没有恼人的悖论，你也能进行时间旅行
时间旅行通常是科幻小说的主题，并且它被作家们描述得有理有据。谁不想回到过去探索历史，或者拯救世界免于灾难呢？在理论物理学的背景下，时间旅行被深入研究，因为它检验了人类科学理论的极限。如果时间旅行是可能的，它将对从宇宙的起源到自由意志的存在的一切事物产生影响。时间旅行理论的核心问题之一是它引起了逻辑悖论。但一些研究人员认为，他们已经解决了这个棘手的悖论问题。

在讨论科学家工作的细节之前，让我们谈谈时间旅行在理论物理学中意味着什么。在广义相对论中，没有代表宇宙时间或年龄的宇宙时钟。时间不是绝对的，而是相对的。一个物体的时间流动速率取决于它相对于另一个物体的运动方式。我们每个人对时间的体验都是独一无二的。这意味着一个物体的位置是由它在空间和时间上的位置来定义的，这就是为什么时间有时被称为第四维。虽然你不能从字面上完全理解这个概念，但四维空间是一种很好的具象化时空的方式。

与正常时间型曲线相比的CTC的路径。供稿：本·蒂皮特和大卫·赞加斯。你可以穿越空间，也可以穿越时间。在物理学中，这意味着我们可以在时空中画一条线，代表了你在时空中的路径或运动。这就是所谓的时间型曲线。你的整个生命可以从你光荣的诞生到你不可避免的死亡，被追溯成一条线。这在狭义相对论中很简单，但在广义相对论中，事情变得复杂了。在相对论中，引力是由时空的扭曲引起的。正如约翰·惠勒曾经说过的：物质告诉时空如何弯曲，而时空告诉物质如何移动。由于重力的作用，你的时间型曲线可以弯曲和扭曲。

没有麻烦的悖论的时间旅行
如果你可以控制时间回到过去，时间线将会成为一个闭合的曲线，这就意味着不论你如何选择并行驶你的人生旅途，它总是会回到起点——你出生的时间和地点。值得庆贺的是，时间旅行或许能以某种方式实现，如果时间旅行可行， CTC（时间闭合曲线）必将是可以被创造的。
在广义相对论中，时间闭合曲线是存在的。 1949年，Kurt G?del 设计了一种存在CTC且严格遵循相对论的旋转宇宙。尽管我们没有生活在G?del宇宙中，但后来的研究中表明在我们的宇宙中也可以创造出CTC 。同时，原子物理和量子论为时间旅行提供了理论基础，时光机也被广义相对论所预言。

如果你正准备来一次时间旅行，为什么不现在就去呢？（Oto Godfrey 和 Justin MortonSo）让我们设想在某一时刻已经拥有了时光机，然而，悖论也随之产生。 “假设现在我穿越回1955年，去阻止我的父亲邀请我的母亲参加海底舞会，阻止他们相爱约会，结婚生子，这是不是意味着我将不会出生了呢？但是如果我不会出生，我又如何乘时光机去拆散我的父母？但接下来…噢天呐。 ”这是电影《回到未来》的一幕同时也是一个祖父悖论的例子。当时间旅行允许你干扰从前的人生，这里就已经没有一个你可以遵循的不变的时间线。

为了解释这个悖论，我们可以假设这里总是存在一个事件链来防止自相矛盾的情况发生。科幻小说家 Larry Niven将这种机制命名为历史守恒定律，而在物理中，这被称为Novikov自洽原则。俄国物理学家Igor Dmitriyevich Novikov论证到：你总是可以定义一个合理原因去解释不同情况的悖论。但奇怪的是，基于这个原则你可以在某种程度上进行自我影响。比如你可以穿越回过去将你的父母介绍给对方，如果你没有穿越到过去，你将不会出生，但是你去了，所以你现在存在在这个世界。你干扰从前的人生，这里就已经没有一个你可以遵循的不变的时间线。
尽管自我一致原则确实解决了这个悖论，但很多人并不喜欢它，因为这意味着在过去已成定局之后，你无法改变自己的原有记忆。你出生了，所以你必须及时回到过去，让你的父母相识。你不能改变主意，决定不回去。你的未来就像过去一样无法改变。这就是自由意志。分页标题

但是自由意志是一种幻觉，对吧？毕竟，我们的大脑和身体和行星、恒星一样，都是由同样的物质构成的，都遵循同样的物理规律，我们的自由意志不比抛来的球强。我们生活的故事不是我们每天写的日记。这是一本早在你出生之前就被宇宙的物理法则所印刷和约束的书。 (虽然那可能是真的，但似乎奇怪的是，时间旅行甚至可以阻止选择的错觉) 。考虑到人类的本性，某些时间旅行者肯定会试图创造一个悖论来看看会发生什么。
现在让我们来看看这篇新论文。它不是着眼于物理学上的时间旅行，而是探索它在数学上的一致性。作者研究了你是否可以在拥有一个封闭的时间型曲线的同时仍然拥有复杂的动力学。换句话说，就是在穿越回去的同时至少能感觉到自我意志的存在。作者发现你可以，但以一种令人惊讶的方式。

CTC有多种解决方案。 (文源德国托巴尔和法比奥科斯塔)他们发现ctc允许复杂系统，因为时间循环的约束不能唯一地定义单个路径。相反，有多种方式来组成CTC 。所以时间旅行者常常有着多种选择。如果你出生是因为“未来的你”为父母安排了一次约会，那就会发生，但你可以自由选择生活中的其他事情。也许你回到了50多岁而不是20多岁的时候。也许你试图让他们分手，但失败了。各种各样的事情都可能发生。关键是你不仅要关掉这种循环还要自由地做出其他选择。即使时间旅行存在，它也不会扼杀自由意志。
当然，这个作品并不能证明时间旅行是可能的，只能证明它是动态一致的。如果你发现自己真的回到了过去，你可以放心，你的人生还没有结束。

参考文献：
封闭类时曲线：在一洛伦兹流形中，一条封闭类时曲线（closed timelike curve ， CTC）是一物质粒子于时空中的一种世界线，其为“封闭” ，亦即会返回起始点。这种可能性是由威廉·范·斯托克姆（Willem Jacob van Stockum）于1937年以及库尔特·哥德尔（KurtG?del）于1949年开启研究风潮。若CTC存在，则似乎隐射时间机器理论上可行，如此也引出了祖父佯谬（grandfather paradox）的梦魇。 CTC与参考系拖拽（frame dragging）以及提普勒柱体（Tipler Cylinder）有关，是广义相对论带来的众多有趣的“副作用”其中一者。

作者：BRIAN KOBERLEIN
FY：Astronomical volunteer team
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