时间旅行也许可以解释科学上的最大谜题。
“客观世界只是存在，并没有发生，”1949年，数学家、物理学家Hermann Weyl曾如此写道。以他的观点来看，宇宙存在于时间中的方式，与它存在于空间中的方式是完全一样的。时间不会流逝，过去、未来和当下一样真实。假如这与你的常识相悖，那恐怕只有一个原因：因果关系的顺序。过去的事件引发当下的事件，当下的事件又导致未来的事件。假如时间真的和空间一样，那未来的事件是不是也能够影响当下或者过去呢？
确实会。像John Wheeler、Richard Feynman、Dennis Sciama和Yakir Aharonov这样有名望的物理学家也都推测，因果关系是双向的，未来也许可以影响过去。当前，赞同这一立场的以Huw Price为首，他是剑桥大学的哲学家，也擅长时间物理研究。“‘这个世界是否允许我们对过去进行有限的控制？’”Price说，“这个问题的答案是肯定的。”而且，Price和其他人都坚信，证据已经在我们眼皮底下存在了半个多世纪了。
这个证据就是“量子纠缠”，它是量子力学的典型特征之一。“纠缠”一词，与那种浪漫的纠缠含义是一样的：也是一种特殊的、隐藏着麻烦的关系。当一对纠缠的粒子在实验室里被制造出来的时候，相互之间是靠得很近的。而当它们被分开后，就会变成一对有魔法的骰子。如果你在拉斯维加斯“掷”出一个骰子，你朋友在大西洋城“掷”出另一个，点数应该是随机的。但是不管两边的结果是多少，这两个骰子的点数都是相关的：比如说一直相等，或者永远差一个点。你很可能以为骰子受到了控制，但这是任何骗术都做不到的。大西洋城骰子的结果取决于拉斯维加斯骰子的结果，反之亦然。即使它们同时掷出，结果也一样。
因果关系是双向的，未来也许可以影响过去。
纠缠态的标准解释认为，这两个粒子间发生了某种即时通信。这种通信在瞬间穿越了两者间的距离——也就是说，它的速度是无限的。很明显，它超越了光速，因此这种通信方式是相对论所不允许的。根据爱因斯坦的理论，宇宙中的一切都无法超越光速。因此Rice想到，可能有某种新的物理学法则在起作用，它超出了量子力学自身的范畴。
假设粒子（或骰子）间不存在这样的即时通信，而它们的结果也未经事先确定。那似乎就没有其他可能性了。但Price让我们来设想一种令人难以置信的情形：我们对这两个纠缠态粒子中的任意一个施加某种操作，这种操作的影响会反馈到过去的时间点上，也就是反馈到这两个粒子靠得很近且紧密互动的那一刻。在那一刻，这些来自“未来”的信息进行交换，从而改变粒子同伴的行为。而产生的结果，又传回“未来”的时间点。如此一来，就无须再依赖即时通信，也不违反相对论了。
乍一看，这种解释只是把一种麻烦替换成了另一种——也就是把即时超距通信替换成了向过去传递信息。但是我们果真有必要为这个想法而纠结吗？在数学上，时间的纠缠和空间的纠缠是相同的。信息可以在空间上朝着不同的方向传播，而我们好像也没有因此不安。
针对这个问题，可以用更为常见的物体打比方：如一根雪糕棍。在棍的两端施以压力，它就会弯曲变形。现在请展开想像，想像这根雪糕棍的两端并不在空间里，而是分别处于时间上的不同点。在这里，适用的逻辑是相同的：雪糕棍中间的变化将取决于它两端的状态。对于两个纠缠中的粒子来说，它们的两端分别处于不同的时间点上。一端，它们刚从实验室里制造出来，而另一端，它们已经被分开且测定。它们在中间某个时间点上的行为，取决于从过去和未来两个方向传来的信息。
在量子力学中，这种逆因果论的讨论空间是有限的。只有在特定的情况下，我们才可以看到未来对过去的影响。尽管单个粒子进程可以在时间上向后或向前，但宇宙整体仍然趋于向前。因为宇宙在过去时间点上是高度有序的，而在未来时间点上是高度无序的。我们生命的有限便是这种不对称的缩影。
时间带来的流逝感，以及自由意志，也是如此。我们之所以感到过去无法改变，是因为我们保留了它们的记录，它是从过去高度有序而未来高度无序的宇宙中产生的，因此我们没有未来的记录。未来也可以被定义为“未知”。未来的许多事情我们都无从知晓，其中之一就是我们自己的行为。我们只能从实际的行动中才能获取知识。决择可能事先已经注定，但是我们仍然需要一步步走下去，这就是意志存在的意义。
但是在量子层面，时间是模糊的。海森堡测不准原理导致我们在对未来进行筹划时只能从过去的特定时刻中获取少量知识。但在深层次上，那些事件并没有“过去”，因为我们不知道发生了什么——它们存在于开放的“未来”中。这就是我们为什么期望能影响这些过去的事件。量子力学在无知和知识间建立了新的联系，同时也在未来和过去间建立了新的联系。
我们果真有必要为信息从未来传递至过去而纠结吗？
但是我们对过去的影响是非常有限的——这是必然的，否则宇宙就会陷入巨大的逻辑悖论中。量子力学会阻止你施加影响。它会在时间长河中制造漩涡，但只是很小一个。
对逆因果论持怀疑态度的学者，并不是认为这些可能性太奇特，而是觉得那些倡导者还没有厘清这些观点，并把它们充实成一个完整的理论。“不能把量子力学就这么拿来，然后说‘我要用逆因果论来解释它’，”牛津大学的哲学家David Wallace说。“需要有一整套有依据、可验证的理论，它应该是和量子力学具有同等地位的。而这尚未完成。”
支持者们接受了这个批评。“我们之中那些真正想对逆因果论进行研究的人必须接受这个挑战，”圆周理论物理研究院的物理学家Matt Leifer说。“对于逆因果论，并非所有人都愿意认真对待，我想他们现在有权利这么做。”最成熟的一种逆因果论模型是所谓的“交易诠释”，它是由华盛顿大学的物理学家John Cramer发展起来的。根据他的观点，每一个事件都会在时间上同时向前和向后发出扩散的波，将已测定的粒子与其较早的阶段连接起来，在时空的其他位置上则会相互抵消。但是这个设想，Wallace说，也仅仅是“思想的素描”。逆因果论模型尚未完成。
即便逆因果论不存在，它也在启发量子物理中的新思想。例如，通常人们相信，粒子在被扰动前是无法被测量的。但是在对一个与“交易诠释”类似的逆因果论模型进行研究时，Yakir Aharonov和他的同事们提出了一种“弱测量”技术。他们认识到，我们可以对量子系统进行非常“温柔”的探测，探测带来的所有效应都会在这个系统固有的不确定性中消失，而你仍然可以在不断的重复尝试中筛选出有用的信息。他们已经在实验中使用了这种技术，他们称这个实验为逆因果论提供了证据——但你无须引进逆因果论也可使用这种技术。
其他研究者也在用逆因果论解释一些已有的结果。比如，Price的合作者，圣何塞州立大学的理论物理学家Ken Wharton。他认为逆因果论是理解一种被称为“受阻自发发射”过程的自然方式。一个在正常情况下能够产生发射的原子在周围环境变得不能吸收那种光时便会停止发射。在这里，一个事件的产生（发射），取决于一件在未来有可能发生，也有可能不发生的事件（吸收）。“这是一个实例，它表明粒子能够感知未来，先了解那里的情况，然后再决定行为——衰减，或不衰减，”Wharton说。“这在因果论模型中是很难理解的。”
逆因果论模型让物理学家开始反思那些长久以来已经确立的禁忌。针对未来事件在当下所扮演的角色，它已经建立起了一条连接柏拉图和亚里斯多德的思想脉胳。他们认为，自然如人，是围绕着终点和目的组织起来的。正如烤箱的目的是烘烤，雨滴的目的是下坠，而种子注定要长成大树一样。这些被称为目的论的方法，在牛顿和他的同代人证明了自然物的未来只能基于当下的情况进行预测后，便已在主流科学中失去了地位。未来起不到明确的作用，因此就不再需要。而逆因果论，很可能会促使物理学界重新开始讨论这种非常古老的思想。
作者George Musser是一位物理学和宇宙学作家，也是《弦理论完全傻瓜手册》一书的作者。他在《科学美国人》主笔14年，曾获“美国物理科学协会写作”等诸多奖项。
文/George Musser
图/Chad Hagen
译/老孙
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