“经典动力学认为,如果你在某个特定时间知道系统的状态,那么这可以告诉我们系统的整个历史。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,其中事件可以在其过去和未来同时发生,从理论上颠覆了动力学的研究。
迄今为止,没有人成功进行过时间旅行,至少据我们所知,但关于这种行为在理论上是否可能的问题仍然让科学家着迷。正如《终结者》、《唐尼·达科》、《回到未来》等电影所展示的,时光穿梭在宇宙的基本规则中引发了许多问题:例如,如果你回到过去阻止你的父母相遇,那么你又怎么可能存在,以便首先进行时光旅行呢?这是一个巨大的难题,被称为“祖父悖论”;然而,几年前,澳大利亚昆士兰大学的物理学学生杰曼·托巴尔(Germain Tobar )通过一些计算找到了如何“解决这个难题”的方法,使时间旅行在没有悖论的情况下成为可能。
在2020年,托巴尔解释说:“经典动力学认为,如果你在某个特定时间知道系统的状态,那么这可以告诉我们系统的整个历史。”“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,其中事件可以在其过去和未来同时发生,从理论上颠覆了动力学的研究。”
计算所展示的是时空可能会适应自身以避免悖论。以一个时下的例子来说明,想象一个时光旅行者穿越到过去阻止疾病传播——如果任务成功,时光旅行者在过去就不会有疾病需要阻止。托巴尔的研究表明,疾病仍然会以其他方式逃逸,通过不同的路径或不同的方法,从而消除了悖论。无论时光旅行者做了什么,都无法阻止疾病。
托巴尔的研究对非数学专业的人来说可能不容易理解,但它考察了确定性过程(没有任何随机性)对时空连续体中任意数量区域的影响,并演示了闭合时间样曲线(由爱因斯坦预测)如何符合自由意志和经典物理规则。
“数学是正确的,而结果是科幻小说的内容,”昆士兰大学物理学家法比奥·科斯塔(Fabio Costa)说道,他是该研究的导师。
Fabio Costa (left) and Germain Tobar (right). (Ho Vu)
这项研究解决了另一个假设中的问题,即时间旅行是可能的,但时间旅行者在所做的事情上受到限制,以防止他们制造悖论。在这个模型中,时间旅行者有自由做任何他们想做的事情,但悖论是不可能发生的。
虽然数字可能是正确的,但实际上弯曲时空以进入过去仍然是难以实现的——迄今为止,科学家们设计的时间机器只是高度抽象的概念,目前只存在于纸面计算中。
或许有一天我们会实现这一点——史蒂芬·霍金肯定认为这是可能的——如果我们真的做到了,那么这项新研究表明,我们将可以在过去的世界中自由行动:它将相应地进行调整。
科斯塔说:“无论你如何努力制造悖论,事件总是会调整自己,以避免任何不一致。”“我们发现的数学过程范围表明,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,而且没有任何悖论。
”该研究已发表在《经典与量子引力》杂志上。此文的早期版本于2020年9月发布。