時空旅行真的可能嗎？各種時空悖論又該怎麼解？──《我們都是時間旅人》

雖然聽起來相當矛盾，但你絕對不能把悖論當成壞東西。因為悖論是思考熱情的體現，一個沒有悖論的思想家就像毫無熱情的愛人：什麼都無所謂。

──丹麥哲學家索倫．齊克果（Søren Kierkegaard，1813-1855）

如果，時空旅行變成可能？

「近來，蛀孔物理學的再興起所導致的現象有些著實令人不安，」紐西蘭數學家、宇宙學家麥特．維瑟（Matt Visser），在一九九四年於《核子物理B》（Nuclear Physics B）期刊（即《核子物理》［Nuclear Physics］的分支，專門刊登「理論性、現象學並且是實驗性的高能物理、量子力場理論和統計系統」等論文。）

蟻人一夥試圖利用時空隧道找回初代黃蜂女。圖／imdb

所謂蛀孔物理的「再興起」明顯已發展完備，儘管在過去，這些假設穿越時空的隧道也依舊是假設（其實現在也一樣）。而所謂令人不安的現象指的是：「如果這個可穿越的蛀孔真的存在，那麼，把這些蛀孔變成時間機器就相對容易多了。」這個想法不只令人不安，應該說是令人非常不安：「這樣令人極度不安的情況，促使霍金發表了他的時序保護假說（chronology protection conjecture）。」

這裡的霍金說的當然是史蒂芬．霍金。這位劍橋物理學者在當時已是世界知名，而且還在世的科學家。無庸置疑，這名氣有部分是因為他與令身體癱瘓、無法治癒的漸凍症之間長達十年充滿戲劇性的搏鬥，另一部分是因為他擁有某種天賦，能讓極度複雜的宇宙學問題廣為大眾接受。無怪乎他會受到時間旅行的吸引。

時序保護假說：物理法則會保護歷史不被時間旅人破壞

「時序保護假說」是他在一九九一年為《物理評論D》（Physical Review D）寫的文章標題。為什麼呢？他的動機解釋如下：「有假設提出，某先進文明很可能擁有能彎折時空的科技，這樣一來就會出現類時曲線，使得穿越一說能夠成立。」這假設是誰提的？當然是科幻作家的鐵桿團體。但霍金引用了加州理工學院物理學家基普．索恩（Kip Thorne）（又是另一位惠勒的門生）的說法。此人一直與他的研究生進行「蛀孔和時間機器」的研究。

Cooper則試圖在「立方體」中傳遞訊息給女兒。圖／imdb

就某方面來說，「達到一定先進程度的文明」這種說詞成為某種比喻。就像即便我們人類做不到，難道那些夠先進的文明也做不到嗎？這不僅對科幻作家很有用，物理學家也是。因此，索恩和麥克．莫里斯（Mike Morris）及烏爾維．尤爾特塞韋爾（Ulvi Yurtsever）在一九八八年於《物理評論快報》（Physical Review Letters）中寫道，「我們的起始點是去叩問物理法則究竟允不允許任一先進文明建造，並維持一個可進行星際旅行的蛀孔？」

無巧不巧，二十六年後，索恩成為二○一四年票房大片《星際效應》的執行製作與科學顧問。「你們可以想像一下，某先進文明由量子泡沫中建構出蛀孔，」他們在一九八八年的文章中寫道，而且還加了一個圖說──「蛀孔轉換時間機器的時空圖解」。他們考量的是運作中的蛀孔開口：某太空梭可能由一個開口進去，但出口卻位於過去。而他們最後的結論也很切題──這是悖論。只不過，這次死的不是祖父：

先存在者是否可於事件 p（亦即「波函數塌陷」［collapsing its wave function］至「活著」的狀態）測出薛丁格的貓為活，然後透過蛀孔、回到過去，在來到 p 點之前殺死那隻貓（亦即波函數塌陷至「死亡」的狀態）？

這個問題懸而未決。

霍金則出手干預。他分析蛀孔物理及悖論（「如果你能改變歷史，這會有各種邏輯問題。」）他試圖修改「自由意志的概念」，從中考慮有無避開悖論的可能性。但自由意志之於物理學家是顆燙手山芋。然而，霍金仍看見了一個較好的研究方式：亦即他提出的「時序保護假說」。想這麼做得進行非常大量的計算，而當計算結束，霍金這麼認為：物理法則會保護歷史不被所謂的時間旅人破壞。

證明時空旅行不存在的證據

儘管哥德爾之輩認為一定要禁止絕封閉類時曲線的出現。「感覺似乎有個『時序保護機構』的東西存在，」他以非常科幻小說的口吻說道，「這東西遏止了封閉類時曲線的出現，並為歷史學家保護了宇宙的安全。」他華麗地結束這回合──這能讓霍金在《物理評論》被鞭撻地小力一點。他有的不只理論，還有「證據」。

有一個非常強而有力的實驗證據支持這個假說。因為，目前為止我們還沒受到大舉入侵的未來旅客騷擾。

即使是哈利波特的魔法世界，同樣謹守「不可讓人遇見他自己」的法則。圖／imdb

有些物理學家知道時間旅行根本不可能，但覺得談論這些挺好玩的──霍金就是其中之一。他指出，我們每個人都在時間中旅行，一次一秒。他將黑洞說成時間機器，並提醒我們地心引力會減慢部分時間的推移。而他也常提起自己為時間旅人辦的派對──邀請函事後才寄出的。「我坐在那兒非常久，沒有人來。」

事實上，時序保護假說在史蒂芬．霍金給它起名之前就流傳許久。例如雷．布萊伯利（Ray Bradbury）。他在一九五二年寫的一個恐龍獵人時間旅行的故事中說：「時間不允許這種亂來的行為──怎麼可能讓人遇見他自己呢？只要這種危險情況快發生，時間就會出面調停，就像飛機撞上氣阱（air pocket）一樣。」

時間不允許這種亂來的行為──怎麼可能讓人遇見他自己呢？圖／geralt@pixabay

這裡要注意的是，在此，時間是有行動力的：時間不允許，時間出面調停。道格拉斯．亞當斯也提供了他的版本。「悖論只不過是某種傷疤。時間和空間會自我療癒，之後人們就只會記得一種版本──就是大家最可以理解、也最合理的那一個。」這聽起來也許有點玄妙。

科學家傾向於將功勞歸給物理法則。哥德爾認為剛硬且無悖論的宇宙其實就只是在邏輯問題上打轉。「時間旅行是可能的，但沒有人會想要回去殺死過去的自己，」一九七二年，他這麼告訴一位年輕的訪客。「先驗受到嚴重忽略，但邏輯的力量是非常強大的。」

就某種程度，時序保護假說變成基本規則的一部分，甚至成了陳腔濫調。在莉芙卡．葛茜（Rivka Galchen）二○○八年的故事《異國度》（The Region of Unlikeness）中，她可以理所當然地把舞臺上所有道具都拿來用：

科幻小說家在祖父悖論上發展出一個類似的解答方案：當心懷殺意的孫輩執行這個不可能的任務之前，將無可避免地遭到阻止──壞掉的手槍、滑溜溜的香蕉皮或他們自己的良心。

本文摘自《我們都是時間旅人：時間機器如何推動科學進展，影響21世紀的人類生活》，時報出版，2018 年 9 月出版。