但是，霍金也许是错的。最近的实验，至少从数学方面，对时间旅行的可行性提供了暂时性支持。这一研究回归到我们对于宇宙认识的核心，同时，使时间旅行成为可能，而不仅仅是只存在于科幻小说的话题的这一决心，将会对基础物理和诸如量子密码学和计算机技术的实际应用产生深刻的影响。
闭合类时曲线
时间旅行猜想的来源于我们那些公认的物理理论似乎并没有否定回到过去的可能性。这一“功绩”可能是来自于爱因斯坦的广义相对论，广义相对论认为重力是能量和物质造成的时空的扭曲。一个极其强大的重力场，比如说，一个旋转黑洞形成的重力场，原则上，能够弯曲物体的构造，使时空重新弯曲回去。这就会形成一个“闭合类时曲线”，或简称为“CTC”，穿过曲线圈即可回到过去。
霍金和其他许多物理学家都极其反感CTC，因为任何运动在CTC中的宏观物体都会不可避免地形成因果分解的悖论。然而，理论家大卫·多伊奇在1991年提出了一个模型，根据该模型，因为基本粒子只遵循概率的模糊规则而不是严格的决定论，因此CTC造成的悖论在量子层面上不会发生。昆士兰大学的物理学家蒂姆·拉尔夫说：“你用相对论推测出这些悖论，但当你用量子力学的角度来考虑时，这些悖论却消失了，这很有意思。这会使你想知道构建一个将相对论和量子力学统一起来的理论是否是重要的。”
CTC实验
最近，拉尔夫和他的博士生马丁·林格保尔领导了一支研究团队，首次用实验模拟多伊奇的CTC模型，来检测和确认这存在20年的理论的很多方面，研究发现发表在《自然：通信》上。他们的大多数模拟围绕着调查多伊奇的模型是如何解决“祖父悖论”的（“祖父悖论”假说：某人利用CTC回到过去，杀死了自己的祖父，因此也就没有她自己的出生。）（《科学美国人》是《自然》一部分。）
多伊奇对“祖父悖论”的量子解决方法是这样的：
假设不是一个人类穿过CTC回到过去杀死了自己的祖辈，而是一个基本粒子回到了过去，按动创造出它的粒子生成机器的上的开关。如果这个粒子按动一次开关，机器就会放射出一个粒子，而这个粒子返回到CTC中；如果没有按开关，机器就不放射出粒子。在这一情况下，就没有粒子会被放射出的先天确定性，只有概率分布。多伊奇的观点假定了扎起量子领域的前后一致性，并且坚持认为，任何进入CTC一端的粒子必然会在曲线另一端以完全相同的性质出现。因此，机器释放出的一个粒子有1/2的概率会进入CTC曲线并出现在曲线另一端按动开关。如果这个粒子是一个人的话，她生来就会有1/2的概率会杀掉自己的祖父，给了她祖父1/2的概率免于死于她手，从概率上来说，这已经足够去结束这个因果怪圈，逃离悖论。尽管这很奇怪，但这个解释与量子力学的公理是一致的。
在他们的新模拟中，林格保尔和他的同事们证明，从数学上来说，同一量子系统中成对偏振光子之间的相互作用可等同于一个单一光子穿过CTC，而他们利用这一相互作用来研究多伊奇的模型。林格保尔说：“我们对光子之间的偏振作用进行编码，这样第二个光子一定程度上成为了第一个光子的过去式。”因此，他们没有将一个人送入时光隧道，而是创造出了一个人的“替身”，将这个“替身”送入时空循环模拟器，来看从CTC中出现的这个同脸人是否和原先的那个人在过去的那一时刻完全一致。
通过在第二个光子与第一个进行了相互作用之后，测量其偏振状态，团队在多重实验后成功证明了多伊奇的前后一致性在起作用。拉尔夫说：“输出时，我们所获得的第二个光子在模拟CTC入口处的量子态，与输入时，我们获得的第一个编码光子在CTC入口处的量子态相同。当然，我们没有将什么送入时间隧道，但是这一模拟使我们能够研究在量子力学中通常无法研究的怪异演化。”
林格保尔说明，这些由CTC引起的“怪异演化”，将会产生引人注目的实际应用，例如通过克隆基本粒子的量子态，可以打破建立在量子基础上的密码学。他说：“如果你能克隆量子态，你就能打破海森堡的不确定性原理”，这对于量子密码学是很有用的，因为不确定性原理否定了可以同时对同类成对变量进行精确测量，比如说位置和动量。他还说：“但是，如果你克隆了整个系统，你就能测量第一个系统中的一个量，和第二个系统中的另一个量，这就能使你破译加密信息。”
南加利福尼大学的物理学家陶德·布朗并没有参与此次实验，他说：“由于CTC的存在，量子力学可使人从事复杂的信息处理工作，那些工作要比我们相信传统甚至是普通量子计算机能完成的要复杂的多。如果多伊奇的模型是正确的，那么这一实验就真实模拟了在真正CTC的存在下会发生什么。但是这个实验本身并不能证明多伊奇模型，只有在有真正CTC的条件下，才能进行证明和检验。”
替代论证
多伊奇的模型并不是个例。2009年，麻省理工学院的理论家赛斯·劳埃德提出了一个没有CTC彻底的替代模型，利用量子隐形传送和叫“选择后”的技巧，而不是多伊奇的量子前后一致性，解决了“祖父悖论”。2011年，劳埃德和加拿大的合作者一起，对其模型进行了成功的实验室模拟。劳埃德说：“奇怪的是，多伊奇的理论破坏了关联性。也就是说，从一个多伊奇CTC出现的时间旅行者会进入一个宇宙，但这个宇宙却和她未来离开的那一个完全无关。相比之下，‘选择后’CTC保留了关联性，所以时间旅行者会回到与她的记忆中相同的那个宇宙。”
劳埃德模型的这一性质会减少CTC对信息处理的影响力，但是，与特定时空中计算机完成的信息处理工作相比，CTC的存在，可使其更先进。劳埃德说：“寻找我们的CTC能够帮助解决的问题就好像是在大海捞针。但是，在一个多伊奇模型下，一台计算机首先能够解决为什么大海会存在。”
尽管如此，劳埃德乐于承认CTC的可能特性，他说：“我不知道哪一个模型是正确的。也许两个都是错的。”当然，他补充道，另一个可能性是霍金是正确的，“CTC根本就不存在。”为时间旅行者开欢迎会的人该把香槟留给他们自己——他们期待的未来来客似乎是不会来了。
联系客服
