物理学家认为时间旅行是可能的 但只有平行时间线才有可能

人们对时间和因果关系的现代理解来自于广义相对论。理论物理学家阿尔伯特·爱因斯坦的理论将空间和时间结合成一个单一的实体--“时空”--并对它们如何运作提供了一个非常复杂的解释，其水平是任何其他既定理论都无法比拟的。这一理论已经存在了100多年，并在实验中得到了极高精度的验证，因此物理学家相当肯定它对我们宇宙的因果结构提供了准确的描述。

几十年来，物理学家一直试图利用广义相对论来弄清时间旅行是否可能。事实证明，你可以写下描述时间旅行的方程式，并且与相对论完全兼容和一致。但是，物理学不是数学，如果方程与现实中的任何东西都不对应，那么它们就没有意义。

反对时间旅行的论点

有两个主要问题使人们认为这些方程可能是不现实的。第一个问题是一个实际问题：建造一台时间机器似乎需要“异常物质”，也就是具有负能量的物质。我们在日常生活中看到的所有物质都具有正能量--具有负能量的物质不是可以随便找到的。从量子力学中，我们知道这种物质在理论上可以被创造出来，但数量太少，时间太短。

然而，并没有证据表明不可能创造出足够数量的“异常物质”。此外，可能会发现其他方程，允许时间旅行而不需要“异常物质”。因此，这个问题可能只是我们目前的技术或对量子力学的理解的一个限制。

另一个主要问题不太实际，但更重要：它是观察到时间旅行似乎与逻辑相矛盾，表现为时间旅行悖论。这种悖论有几种类型，但最有问题的是一致性悖论。

一致性悖论是科幻小说中的一个流行套路，每当有某个事件导致改变过去，但这个改变本身却阻止了这个事件的发生，一致性悖论就会发生。例如，考虑这样一个场景：人们利用时间机器回到五分钟前，一到过去就毁掉机器。现在人们毁掉了时间机器，五分钟后就不可能再使用它了。

但是，如果不能使用时光机，那么就不能回到过去并摧毁它。因此，它没有被摧毁，所以人们可以回到过去并摧毁它。换句话说，当且仅当时间机器没有被摧毁时，它才被摧毁。由于它不可能同时被摧毁和不被摧毁，这种情况是不一致的，是自相矛盾的。

消除悖论

在科幻小说中，有一个常见的误解，即悖论是可以“创造”的。时间旅行者通常被警告不要对过去做出重大改变，并避免与过去的自己“见面”，正是出于这个原因。这方面的例子可以在许多时间旅行电影中找到，例如《回到未来》三部曲。

但在物理学中，悖论并不是一个可以实际发生的事件--它是一个纯粹的理论概念，指向理论本身的不一致。换句话说，一致性悖论不仅仅意味着时间旅行是一项危险的努力，它们还意味着它根本不可能发生。

这是理论物理学家斯蒂芬·霍金提出他的时序保护猜想（Chronology protection conjecture）的动机之一，该猜想指出，时间旅行应该是不可能的。然而，这个猜想到目前为止仍未得到证实。此外，如果我们不因悖论而消除时间旅行，而只是消除悖论本身，那么宇宙将是一个更有趣的地方。

解决时间旅行悖论的一个尝试是理论物理学家伊戈尔·德米特里耶维奇·诺维科夫（Igor Dmitriyevich Novikov）的自洽性猜想，该猜想基本上指出，你可以穿越到过去，但你不能改变它。

根据诺维科夫的说法，如果人们试图在过去5分钟内摧毁自己的时间机器，会发现这是不可能做到的。物理学定律会以某种方式合谋保持一致性。

介绍“多重历史 ”

但是，如果你不能改变过去，回到过去有什么意义呢？布鲁克大学物理学副教授Barak Shoshany和他的学生Jacob Hauser和Jared Wogan最近的工作表明，存在着诺维科夫猜想无法解决的时间旅行悖论。这让我们回到了原点，因为即使只有一个悖论不能被消除，时间旅行在逻辑上仍然是不可能的。

研究表明，允许“多重历史 ”（或用更熟悉的术语，平行时间线）可以解决诺维科夫猜想所不能解决的悖论。事实上，它可以解决你扔给它的任何悖论。

这个想法非常简单。当人们离开时间机器时，会退出到一个不同的时间线。在那条时间线上，人们可以做任何想做的事情，包括摧毁时间机器，而不改变我来自的原始时间线的任何东西。由于人们不能破坏原始时间线中的时间机器，也就是我实际用来回到过去的时间线，所以不存在悖论。

在过去三年研究了时间旅行的悖论之后，Barak Shoshany越来越相信时间旅行是可能的，但前提是我们的宇宙能够允许多种历史并存。那么，它能吗？

量子力学当然似乎暗示了这一点，至少如果你赞同埃弗里特的 “多世界”解释，即一个历史可以"分裂"成“多重历史 ”，每个可能的测量结果都有一个历史--例如，薛定谔的猫是生是死，或者我是否到达了过去。

但这些都只是猜测。Shoshany和我的学生目前正在努力寻找一种与广义相对论完全兼容的、具有多重历史的时间旅行的具体理论。当然，即使人们设法找到这样的理论，这也不足以证明时间旅行是可能的，但它至少意味着时间旅行不会被一致性悖论所排除。

在科幻小说中，时间旅行和平行时间线几乎总是携手并进，但现在有证据表明，它们在现实科学中也必须携手并进。广义相对论和量子力学告诉我们，时间旅行是可能的，但如果它是可能的，那么多重历史也一定是可能的。