漫威宇宙的时间流动设定究竟怎样？现实世界之中，我们能否回到过去，改变历史？时间可以被操纵吗？
撰文 | 李唐
看过复联4了么？对于每一个漫威迷来说，这绝对称得上是史诗之战了。我们还记得在《复仇者联盟3：无限战争》中，大反派灭霸集齐了所有的无限宝石。在他的弹指之间，黑豹、奇异博士、蜘蛛侠等人均化作了烟尘。在新的故事中，剩下的英雄们利用科技创造出了时间机器；他们将穿越时间，拯救逝者。
在影片中，“时间”始终是一个晦暗不明却又十分重要的组分，漫威宇宙的时间流动设定究竟怎样？现实世界之中，我们能否回到过去，改变历史？时间可以被操纵吗？也许，现代物理学能够给予我们些许线索。
祖父悖论
时间旅行一直是科幻小说、电影的常见主题。著名的《终结者》系列、《回到未来》等影片均是将剧情架构于穿越时间的想象之上。现在较为公认的“时间旅行”之先驱是英国作家赫伯特·乔治·威尔斯。早在1895年，他的小说《时间机器》便已出版。这部作品讲述的是时间旅行者发明了时间机器，可以自由驰骋于时间的维度之上；当他来到公元802701年的世界时，却看到了一幅可怕的图景。
但从逻辑上讲，时间旅行也许会带来麻烦。如果有人乘坐时光机回到过去杀死了自己的祖父母，那在未来他也不会出生，又有谁返回过去呢？这样，我们便陷入了一个因果循环——人们称其为祖父悖论。其实，这一悖谬最早是由法国科幻小说作家赫内·巴赫札维勒（René Barjavel）在他1943年的小说《不小心的旅行者》（Le Voyageur Imprudent）中提出的。
这一悖论在因果性上似乎无懈可击，有许多人因此认为时间旅行是不可能的。著名物理学家霍金曾进行了一次有趣的实验。他在2009年6月28日举办了一场派对，诚挚地邀请时间旅行者参加。派对开始之前，霍金未将此事告诉任何人，在其结束后才发出了请柬；他相信，至少可以有几份请柬流传至数千年后的未来。用他自己的话说，这是对时间旅行者的一次终极考验。遗憾的是，霍金和他为穿越者准备的香槟孤独地等了很久，仍无人露面。霍金认为，这证明并不存在时间旅行。
但是，人类的好奇心并没有因为“祖父悖论”而停滞不前，毕竟穿梭时间这件事实在是太酷了！
拯救“时间旅行”
要让时间旅行在纸面上通顺，必须跳出循环的逻辑。目前，科学家们主要提出了两类解决方案。
第一类我们可以称之为“稳定历史”。顾名思义，这种理论认为历史始终是稳定的。前苏联理论物理学家诺维科夫在20世纪80年代提出了名为“诺维科夫自洽性原则”的解释性规则。他指出，虽然可以回到过去，但不能改变历史。
具体来说，当你在过去打算杀掉祖父时，物理定律会阻止你的行动；你并不能随心所欲，任何会改变未来的行为都是被禁止的，“我们不能将时间旅行者送回伊甸园要夏娃不从树上摘苹果。”[1]诺维科夫甚至给出了一些数学证明：在一定条件下，时空中粒子的相互作用满足自洽性规则，这是最小作用量原理的直接结果[2]（作用量是一个与时间间隔和能量有关的物理量，这一原理是说在一个物理过程中，作用量取最小值）。
其实，这一看似奇特的规则也是可以理解的。在一个受物理定律支配的宇宙中，我们本来就不自由，比如引力定律限制我们不能在天空无所依托地随意飞行。
根据自己得到的证据，霍金也提出了一种类似的假说——“时序保护猜想”，即时间机器或者使用它的人会被直接摧毁。这是诺维科夫自洽性原则的极端版本，尽管霍金用其直接阻止了时间穿越。
诺维科夫的规则还有其它有趣的变式，一种比较新颖的是出现于日本文字冒险游戏（或动漫）《命运石之门》中的“世界线收束理论”。这种理论告诉我们，虽然世界只有一个（即不存在平行宇宙，这个我们后面会讲到），却存在无数个可能性分支（即世界线），它们会在关键的节点上汇聚。例如，A在2018年因车祸死去，B返回过去拯救A。但B很快发现，无论他采取什么措施，A仍然摆脱不了死亡的命运；比如在车祸前将A带去别处，A还是会因航空事故而丧命。作为历史中关键点的A之死亡不可避免，具体的经过则取决于B这个观察者，即世界线会在A的死亡之处收束。
总之，在这里历史是稳定的，它能够自我修复；就像碗里的玻璃球，无论怎么拨动它，当你放手时它还是会落向碗底——因为这是物理定律规范的最稳定状态。
第二类方法便是假设平行宇宙的存在。“平行宇宙理论”提出的初衷是为了解释量子力学的一些效应（详见平行宇宙终结于哪一层？），将其应用于时间旅行能给予“祖父悖论”有力的回击。
当有人回到过去并改变历史时，时间会产生分叉，形成一个与原来世界平行且拥有不同历史的宇宙。我们还是用“祖父悖论”中的例子：如果C回到过去杀死了祖父，便会创造出一个平行世界——在这里，虽然C没有出生，但他的存在来自于原来的世界，因此并没有逻辑上的矛盾。
有了这些基础，我们便可以考虑这部电影中的时间规则了。
时间原石（图源：Marvel Studios）
稳定却可改变的历史？
不得不说，《复仇者联盟4》中关于“时间穿越”的叙述不是非常清晰，并没有一套完整的规则呈现给观众。我们只能利用电影里出现的线索进行推测，还原出可能的设定框架。
首先，历史中的关键性事件是不可改变的；无论如何修改过去，灭霸都会打一个响指抹去一半的生命。这应该就是不能通过杀死婴儿灭霸来阻止这一切的原因。我们再来看看古一法师对班纳说的话：“无限原石缔造了你们所感受到的时间流，少了一颗原石就意味着分流。”这说明，只要无限原石存在，就不会产生平行宇宙。
从上面的叙述中，我们可以推断，漫威宇宙的时间设定大体上属于之前提到的“稳定历史”而非平行宇宙，与“世界线收束”比较相近。毕竟在平行宇宙中，充满悲伤的世界始终存在。
既然历史是稳定的，英雄们就只能默默忍受吗？答案显然是否定的，我们还未发掘原石的力量。“宇宙刚诞生的时候，只是一片虚无。然后，砰！宇宙大爆炸带来了六种元素宝石，在原始的宇宙中穿行。每个无限宝石，都控制着一种宇宙本源属性。”之前灭霸的胜利正是综合了六颗原石的力量。只要集齐宝石，就可以逆转灭霸响指的结果；所以钢铁侠等人便回到过去寻找宝石。
值得注意的是，这并不是说灭霸没有清理宇宙，而是超级英雄在这个结果之上将化作烟尘的人们带了回来。
但是，历史不是不能改变吗？是的，自然条件下的死者并不能复生。我们可以将那些因灭霸的响指消失的人看作非自然的逝者，或者说他们其实并没有真正意义上地死去，只是由于原石的力量而消失了，汇聚原石便可以使他们重现。关于这一点，我们可以参考蜘蛛侠回来后对钢铁侠说的话：“天啊，你绝对想不到发生了什么。你还记得我们在太空里吗？然后我变成灰了，我肯定是昏了过去，我醒后你已经走了。”
原石的缺失会使分叉出的世界走向黑暗。因此，美国队长必须将所有宝石送回原处。完成任务后，他并没有马上返回，而是选择与佩吉一同度过了另一个人生。既然历史是稳定的，年老美国队长的出现便合情合理。
看到这里，我们也许更想知道，现实中的时间穿越是可能的吗？
时间穿越的物理基础
1915年，爱因斯坦完成了伟大的广义相对论，他的引力场方程提供了一种完全不同于牛顿物理的世界图景。在爱因斯坦的宇宙中，一个时间维和三个空间维构成了一体化的四维时空；时空是可以弯曲的，就像一块可以扭曲的弹性膜。拥有质量的物体可以改变周围空间的形状，也会使时间的流动发生改变。
通过研究广义相对论方程，爱因斯坦和内森·罗森（Nathan Rosen）发现，可能存在一种连接两个不同时空的狭窄隧道。这一时空桥梁被称为“爱因斯坦－罗森桥”，也就是后来人们所说的“虫洞”。
事实上，“虫洞”一词来源于著名物理学家约翰·惠勒（John Archibald Wheeler，1911年7月9日—2008年4月13日）；他把“爱因斯坦－罗森桥”比作虫子在苹果上咬出的洞。如果你要在苹果上的两点之间穿梭，相比于苹果表面，虫洞显然更近一些。这一比喻形象地表达出了虫洞作为不同时空间捷径的特性。
1937年，荷兰数学家威廉·范斯托克姆（Willem Jacob van Stockum）发现了广义相对论方程的一个解。在一个高速旋转的无限长柱状引力场中，可能出现连接不同时空的“闭合类时曲线”。当人们乘坐宇宙飞船沿这类曲线飞行时，不仅可以返回过去，也可以到达未来。但是，这将违反因果律，可能你今天出发旅行，却在昨天返回家中。
后来，库尔特·哥德尔（Kurt Godel）发现了一个更奇怪的解。他假定整个宇宙是旋转的，其结果是：一个人原则上可以在宇宙中任意两个时空点之间旅行。这位旅行者可以看到任何一个事件，无论它发生在多久以前。值得一提的是，哥德尔是二十世纪最伟大的数学家之一，他的名字因“哥德尔不完备性定理”响彻学界。哥德尔和爱因斯坦是好朋友；据说，爱因斯坦曾表示，他去办公室上班只是为了能和哥德尔一起步行回家。
这些奇特的解使爱因斯坦深感困惑；但数学不会撒谎，它们确确实实存在。事实上，在当时几乎没有人认真思考这类问题；多数物理学家的意见是，这些解并没有现实基础，那些难以理解的古怪现象不可能发生。没有宇宙飞船能够承受如此高的转速，我们也无法找到无限长的柱形重力场。
到了1985年，美国天文学家卡尔·萨根（Carl Sagan）写了一部名为《接触》（Contact）的小说，讲的是人类通过黑洞与外星文明进行超时空接触的故事。他担心自己会在物理上犯错，于是向好友基普·索恩（Kip Thorne）请教。索恩的建议是把“黑洞”改为“虫洞”，因为根据现有的物理知识，黑洞会把飞船撕得粉碎。
通过超空间连接地球和26光年外的织女星的虫洞（图源：参考资料[4]）
正是以这件事以契机，索恩开始从广义相对论出发研究虫洞的一些性质。我们可以完全相信基普的物理水平，毕竟作为广义相对论研究“泰斗”的他已于2017年获得了诺贝尔物理学奖。由于时空的弯曲，虫洞两端的时间流并不相同；这意味着，我们可以将虫洞当做时间机器。
那么，我们该如何建造一个虫洞呢？
索恩认为，我们有两种方法制造虫洞。第一种是量子方法。根据量子力学，有科学家推测真空中存在着量子涨落；可以将其理解为引力场的不均匀，就像面包中的空洞。这样的情况下，虫洞会不断地自发生成。不过它们的尺度极小，对它们而言，我们现在最精锐的显微镜所能看到的东西仍是非常宏观的。一个高等文明也许可以将虫洞从这些量子涨落的泡沫中拉出来。
第二种方法是将庞大的能量聚于一点，使时空产生极度的扭曲，最终形成虫洞。
但是，要想穿越虫洞，必须保持虫洞的开放。计算表明，在自然情况下，虫洞很可能在极短的时间内坍塌。基普认为，如果我们将一种拥有负能量的“奇异物质”填入虫洞，就能维持虫洞的大小。然而据估算，维持一个半径为1公里的虫洞所需要的奇异物质的数量与整个太阳系相当。
除了吓人的技术性难题，很多科学家也对计算的结果表示怀疑。在这些极端情形中，作为索恩出发点的广义相对论并不能给出令人信服的结果，因为相对论中并没有量子力学的位置。我们需要一个包含引力和量子力学的理论，它能给出这些问题的答案。显然，人类还有很长的路要走。
事实上，相比于回到过去，单向的未来旅行要容易的多，我们不一定非要构造虫洞。一种可能的办法是利用黑洞。根据广义相对论，在大质量天体附近，时间会流动得很慢。黑洞的质量满足这一条件；理论上只要我们开着飞船在黑洞周围逗留一会儿（小心不要被吸进黑洞！），然后返回地球，就将看到未来的世界。
参考资料
[1] http://www.lifeweek.com.cn/2014/1204/45402_4.shtml
[2] A.Carlini,V.P. Frolov,M.B. Mensky,I.D.Novikov,H.H. Soleng，Time machines: the Principle of Self-Consistency as a consequence of the Principle of Minimal Action，Int.J.Mod.Phys. D4 (1995) 557-580; Erratum-ibid. D5 (1996) 99
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Novikov_self-consistency_principle
[4] 基普·索恩，《黑洞与时间弯曲》，湖南科学技术出版社（2000）
[5] 马丁·海德格尔，《存在与时间》，生活·读书·新知 三联书店（2014）
[6] Kaonan Micadei, John P. S. Peterson, Alexandre M. Souza, Roberto S. Sarthour, Ivan S. Oliveira, Gabriel T. Landi, Tiago B. Batalhão, Roberto M. Serra, Eric Lutz，Reversing the thermodynamic arrow of time using quantum correlations，arXiv:1711.03323 [quant-ph]
文章头图及封面
文章头图及封面图片来源：2ser.com
联系客服
