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我们有可能回到过去改变历史吗？
电影《回到未来》(1985年上映）讲述的是主人公马丁驾驶能够穿越时空的“德罗林”汽车回到30年前的故事。马丁在过去的时空中遇到了自己的父母，意外影响到了他们的恋情。可是父母如果不结婚，马丁也就不会出生，因此，马丁不得不开始设法撮合二人，拯救自己的命运。
那么，我们真的可以像电影中那样，通过时间旅行回到过去，进而改变历史吗？
假设你回到过去杀死了自己的祖父，那么你就不会出生；可如果你不会出生，就不可能穿越时间杀死祖父，这就产生了矛盾。这个有点恐怖的问题就是“祖父悖论”。在《回到未来》的故事中，一旦关乎马丁出生的事件有所改变，马丁的身体就会变得透明，逐渐消失。然而，就算马丁完全消失了，时间上的矛盾也仍然存在。因为如果马丁没有出生，那么他也就不可能穿越到过去影响父母结婚了。
针对这一悖论，主要有两种可能的解释。第一种是“时间旅行本身也是历史的一部分，所以时间旅行并不能改变过去”。日本电影《夏日时光机》(2005年上映）采用的就是这种解释。在一个暑热难耐的夏日，某大学科幻协会的成员在社团里打发时间，一不小心把空调遥控器搞坏了。然而紧接着，一台奇怪的机器出现在他们面前，一番操作后，众人发现这竟然是一台时光机。于是，科幻协会的成员决定通过时光机回到一天前，取回还没坏掉的空调遥控器。
仔细观看影片就会发现，穿越后的人物，在众人穿越之前就已多次出现在画面中。也就是说，这次时间旅行在他们进行穿越之前的历史中已经存在了。这部电影以高明的故事设计完美回避了悖论的产生，也希望大家能看两遍以上，以欣赏其中那些巧妙的细节。
另一种针对悖论的解释则认为“世界有无数可能的分支”。在研究原子、基本粒子等微观科学的量子论中，有一种理论叫作“多世界诠释”，“世界分支说”就是基于这一理论提出的。
这种理论认为，如果时间旅行者回到过去杀死了自己的祖父，那么，世界就会分裂为“按照原本的历史前进的世界A”和“按照祖父死亡的历史前进的世界B”。时间旅行者在世界A中仍然能够出生，但是在世界B中则不会出生，这样历史便不会产生矛盾。不过，多世界解释也仅仅是量子论解释中的一种，也有人认为不能简单地以微观世界的理论解释宏观世界的运行规律。平行世界能够独立存在也仅仅是一种假说而已。
可以通过虫洞回到过去吗？
上文中关于悖论的种种讨论都是以回到过去为前提进行的，实际上，穿越至过去这件事本身能否实现尚不可知。不过，确实有一些基于广义相对论提出的可行方案或许可以带我们回到过去。其中比较著名的就有索恩博士于1988年在美国物理学会发行的权威学术期刊Physical Review Letters（《物理评论快报》)上发表的“虫洞穿越方案”。
所谓“虫洞”，就是一种能将两个遥远的点连接在一起的时空结构，如下图所示，由一对球面结构组成。右球面的内侧与左球面的外侧可以超越时空的限制紧密相连，将手从右球面伸入，就可以从左球面中伸出。这就像是哆啦A梦的“任意门”变成了球形一样。
虫洞的两个球面可以处于不同时间，这样当人从一端进入，就可以来到与之相连的不同时间点，实现向过去或未来的穿越。
不过，虫洞是基于广义相对论的基础方程式计算出的数学概念，宇宙中到底是否存在虫洞，目前尚不清楚。另外，一般认为虫洞是会迅速出现再迅速收缩且消失的结构。想让虫洞长时间存在，需要输入含有“负能量”且能够延展空间的“异常物质”。当然，目前也并不能确定这种异常物质是否实际存在。
如此看来，宇宙中存在肉眼可见的虫洞的可能性很小。不过，若是从基本粒子的层面来看待时空本身的话，那么根据微观世界特有的“量子波动”状态，每时每刻都会有无数的虫洞出现又消失。如果人类能够发展出远超当下的未来文明，或许就能利用异常物质将微观的虫洞扩展到人类可以通过的大小，并使其得以维持，从而实现虫洞时间旅行。
考虑到量子论的原理，利用虫洞的时间机器很有可能会快速消失。针对“世界是否允许回到过去的时间机器存在”这一问题，2017年诺贝尔物理学奖得主基普·索恩博士在2011年接受日本《牛顿》(Newton）杂志的采访中谈道：“要回答这一问题，必须先探明‘量子引力’的原则”。近年来，物理学家试图将微观世界的量子论和诠释万有引力的广义相对论相结合，构筑出一种“量子引力理论”。其中一种较为有力的观点就是有名的“超弦理论”，这一理论认为基本粒子的本质是一段极其微小的“弦”。在量子引力理论完成之前，没人能对回到过去的可能性妄下定论。
本文摘编自《科学世界》2022年第1期
撰文 / 高岛秀行
翻译/葛若昀
新媒体编辑 / 张丽君
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