1937年，范·斯托克霍姆发表了一篇论文，题目似乎乏味，名为《关于围绕对称轴旋转的粒子分布的引力场》。虽然题目平凡，但它的本质是革命性的，因为它表明爱因斯坦的方程允许时空中的闭合类时间曲线。
我们的世界线通常从过去延伸到未来，但闭合类时间曲线是一条自我回环的世界线，在以前的某一点与该线相交时形成一个闭环。
遵循这样的世界线的人可以重新回到他们出生的那一刻，甚至可以拯救他们十几岁时的自己免受车祸之苦。范·斯托克霍姆证明，至少在纸上，广义相对论中没有任何禁止倒退时间旅行的东西。
但乍一看，似乎将你未来的世界线弯曲成闭合类时间曲线需要你以超过光速的速度行进，即在被称为你的光锥之外行进。如果你的世界线是你实际通过宇宙块时的唯一路径，那么你的光锥表示了你可能采取的所有路径。
想象一下，你在空间中静止不动，你的世界线沿着时间向前的直线运动，那么你未来可以去哪里呢？假设我们遵循特殊相对论，你受限于这样一个事实，即没有任何东西能够以超过大约每秒300,000公里的速度行进。
从现在开始的一秒钟内，你不能离开你当前所在的位置超过300,000公里，但在两秒钟内，你最多可以离开600,000公里，三秒钟内可以离开900,000公里。随着时间的推移，你未来世界线允许存在的时空区域越大，这就是为什么它被称为光锥。
锥形的边缘代表了光束在时空的任意给定点离开起点的最远距离，所以除非你能够比光束更快地行进，否则你将被困在相同的光锥内，这意味着为了将你的未来世界线环绕回到一个更早的点上，你必须离开你的光锥，换句话说，实现时间旅行到过去似乎是不可能的，除非你能够以超光速移动。但是还有另一种方法可以实现。如果你不断倾斜你的光锥，以至于你昨天的封闭时间曲线始终在其中，要做到这一点，你需要遭遇具有极高曲率的时空。
1974年，美国物理学家弗兰克·蒂普勒研究了这种情况，具体是一个包含至少太阳质量10倍的旋转长轴的圆柱体会发生什么。他证明，沿着一个精确的螺旋轨迹绕过这个圆柱体将以某种方式扭曲你的局部时空，使你的光锥逐渐向后倾斜，由于你的世界线必须位于锥体内的某个地方，你将被从现在运送到过去，参观这个圆柱体，然后返回地球将使你在首次离开之前到达目的地。
然而，为了解决这个问题，蒂普勒不得不假设圆柱体是无限长的，他不能确凿地证明一个更短的圆柱体是否能够达到目的。此外，圆柱体还必须以每分钟数十亿次的速度旋转才能足够扭曲时空，这些都不是一个实用的时间机器的特征。
然后，在20世纪90年代，斯蒂芬·霍金添加了另一个复杂的层面。他认为，使一个非无限长的蒂普勒圆柱体工作也需要巨大的负能量，
而正是在这里，量子力学介入了我们的故事。量子力学是现代物理学的支柱之一，与爱因斯坦的广义相对论并列，它处理的是亚原子世界。根据量子物理学的观点，即使是空虚的空间也并非真正空无一物，所谓的虚粒子对会不断地出现和消失，能量从真空中借来以创造它们，这就像你透支银行账户并向银行借钱时，你的余额降至负数一样。
然而，就像银行一样，宇宙最终希望将其借出的能量收回，所以负能量确实存在，但它仅限于空间的微小区域，并且持续时间极短，因此，封闭的类时曲线可能存在于亚原子领域，但创造一个足够大让人类穿梭以重访过去的时间循环似乎是完全不同的命题，但可能有另一种实现相同效果的方法，一种绕过光速这一神圣规则、作弊的方式，即虫洞。
1985年，著名天文学家、作家和电视主持人卡尔·萨根出版了一本名为《接触》的小说，在其中，一种先进的外星文明通过一种能够将一个人送到遥远的维加星的设备的设计与人类取得联系。考虑到没有任何东西能比光速更快，这段25光年的旅程应该需要非常长的时间，所以萨根希望找到一种能够让他的女主角更快地到达那里的方法，但又不涉及超光速旅行。
尽管书已经完成，但萨根仍向他的朋友基普·索恩求助。萨根将手稿隔夜给索恩，索恩在第二天去参加女儿的毕业典礼时在车上阅读了它，接着进行了几个快速的计算，索恩找到了答案。萨根在他的故事中所需要的是一个虫洞。想象一下时空就像一张纸，在一端是地球，另一端是维加星，现在你不需要沿着纸的长度前进，而是将纸对折。毕竟我们知道时空可以弯曲和扭曲，地球和维加星现在就紧挨在一起了，跳过它们之间的间隙，你就瞬间到达了那里。
从外部看，你似乎通过超光速旅行到达那里，但你实际上并没有突破那个神圣的屏障，因此可以得出结论，虫洞不仅可以将你传送到空间的另一个地方，还可以将你送回到过去。假设维加星的虫洞已经建立，首先你需要将地球口的虫洞连接到一枚火箭上，并将其沿着一个环形轨道以接近光速的速度绕宇宙运行。
由于虫洞在速度上花费了更多的时空资源，从它的角度来看经过的时间较少，这意味着如果你跳进虫洞，当你回到地球时，你将出现在另一端，而且是在过去。但关键是你也将处于维加星系中，所以这是反向的时间旅行，但并不是回到地球的历史。
然而，还有一种方法可以实现这一点，只要以正确的方式设置虫洞，其两端之间的时间差将大于你返回地球所需的时间，通过传统路线返回地球时，你将在你最初跳进虫洞的时刻之前抵达地球。至少这是理论上的情况，在实践中会变得更加复杂。
索恩意识到，任何穿越虫洞的物体所受到的引力将会导致虫洞关闭，所以你需要某种东西来帮助撑开它。这可能需要负能量，但物理学家还研究了使用从量子纠缠到磁场的一切可能性。
1985年，杰·理查德·戈特和威廉·希斯科克斯解决了爱因斯坦关于宇宙弦的方程式，六年后戈特意识到它们也可以用作时间机器，就像围绕无顶圆柱体旋转一样，沿着宇宙弦走正确的路径，你可能会让你的光梳向后倾斜。
量子纠缠可能是另一种选择，物理学家知道如何以这样的方式将两个粒子连接在一起，改变其中一个粒子会立即改变另一个粒子，即使你将它们分隔开很大的距离，就好像关于变化的信息已经以超光速传播在粒子之间。但是实际上使用这种方法进行超光速传输数据是不可能的，所以似乎有多种方式可以在不突破光速障碍的情况下逆行时间，但如果这是可能的话，你能对悖论做些什么呢？
量子理论可能会提供一个解决方案。在你面前的桌子上，两个手铐紧紧扣住你的手腕，汗水顺着你的脸流下来。桌子上摆放着一个装有致命气体的玻璃瓶，旁边是一个带有机械臂的锤子，机械臂连接着一个不断测量亚原子粒子的机器。这些粒子可以处于A或B两种状态之一，每种结果的测量概率为50%。这实际上就是一个复杂的抛硬币过程。如果测量结果是A，那么什么都不会发生，但如果是B，锤子就会落下，瓶子就会破碎，你就会死去。在其他房间观看的人会让机器进行100次测量，然后才允许你离开，你存活的几率约为百万亿万亿分之一。
当机器进行第一次测量时，你可以感到自己的心在胸腔里砰砰直跳，结果是A，你稍微放松了一些，只等待下一次测量。几秒钟后，又是A。在连续十次A之后，你开始感到希望，你肯定不可能在这种情况下存活。在连续99次A之后，你几乎兴奋异常。一切都取决于最后一次测量。机器发出了点击声，结果是A，你的绑架者遵守了他们的承诺，解开了手铐。尽管你还不知道，你对看似不可能的几率存活的经历提供了量子理论中许多世界解释的证据，这对于解决时间旅行悖论可能具有重要意义。这是著名的薛定谔猫思想实验的人类版本。最初设想的受害者是一个被放在盒子里的猫，盒子里有同样的毒药和锤子。量子物理学认为，粒子在初始时既处于状态A又处于状态B，这就是物理学家称之为状态的叠加。这意味着瓶子同时是完整和破碎的，猫和你同时是活着和死了的，直到下一次测量发生。是否有关于实际进行测量的某种力量迫使宇宙最终选择一种方式而不是另一种方式？
根据物理学家休·埃弗雷特三世的许多世界解释，没有这样的力量。它认为，每当量子世界中的事件有多于一种结果时，所有结果都会发生。在那一点上，宇宙分裂成两个副本，一个副本发生了结果A，另一个副本发生了结果B，因此现实不断地分支形成可能性的树，伟大的时间之河分裂成无限多个分离的流。有一些分支中你从未出生，有些分支中你是地球总统。
如果这是真的，用带有毒药和锤子的机器进行100次测量将创造100个不同的现实分支，你在其中99个分支中死亡，在一个分支中存活下来，成为唯一的幸存者。你对自己的运气感到惊讶，其他分支中的99个副本则没有那么幸运，从在一次测量后就死去的那些，到经历整个过程最后在第100次测量时死去的那些。这被称为量子不朽实验，无论机器进行多少次测量，总会有一个固执地拒绝让你去死的版本，从某种意义上说，这是一个你永远不会输掉的俄罗斯轮盘游戏。
虽然物理学家不知道量子物理学的这种解释是否正确，但许多世界理论可以帮助我们解决与时间旅行到过去相关的许多悖论。
以最著名的悖论，祖父悖论为例，你使用时间机器回到过去并杀害了你的祖父，然而这意味着他从未成年，从未遇见你的祖母，因此你的母亲也从未出生。如果你的母亲从未出生，那么你也不存在，那你又是如何回到过去并杀害你的祖父的呢？作家、哲学家和科学家们提出了各种方法来规避这个问题。史蒂芬·霍金引入了他所谓的时间保护猜想，它表明逆向时间旅行根本是不可能的，宇宙会阻止你回到过去的任何机会，因果关系神圣而严密受到监管。伊戈尔·诺瓦科夫也思考了类似的问题，他的同名自恰性原则说，你可以回到过去，但你无法改变已经发生的事情。如果你重新访问了书中的早期一页，你不能改写已经存在的内容。试图谋杀你的年幼自己，你会失败。也许枪卡住了，或者他打了个喷嚏而你错过了。无论你怎么努力，你都永远不可能成功。
当然，这引出了其他问题，不管你的未来事件是否预定，甚至自由意志是否存在，诺瓦科夫的自恰性原则也不会适用于所有情况，正如巴拉克·沙沙尼、贾瑞德·沃根和雅各布·豪泽在2020年至2022年间发表的一系列论文中所示。想象一下你拥有一台可行的时间机器，你还有一组黑色或白色的球，关键是当两个球相遇时，它们的颜色会改变，所以一个黑球会变成白球，一个白球会变成黑球。假设一个黑球穿越时间机器，与它的过去自己相撞，这次相遇会把两个球都变成白色。碰撞还会把已经穿越时间的球推到一个最终会让它再次通过时间机器的路径上。在这种情况下，完全相同的球在完全相同的时间机器上在过去的完全相同时刻出现，然而它们的颜色似乎是不同的。
这个奇特的悖论不能用诺瓦科夫的自恰性原则解释，但根据沙沙尼、沃根和豪泽的说法，可以用平行时间流来解释。他们认为，只有当你从离开的时间流中出现时，才能实现到过去的时间旅行，因此黑球将从时间流A开始，但将从时间机器中出现在时间流B中。在这个替代的时间流中，另一个球将在碰撞后通过时间机器而不是已经穿越过一次的球。第一次出现的球的颜色与第二次出现的球的颜色不同，但这没关系，因为它们不再是同一个球。
这种极端的思维运动需要一些时间才能理解，但它确实为解决祖父悖论提供了一个潜在的解决方案。如果你在回到过去时进入了一个独立的时间流，那么你可以安全地杀死你祖父的那个版本，并且你的逻辑存在所关键的祖父版本仍然活着，健康地存在于你离开的时间流中。你的自由意志得到恢复，使你可以做任何你想做的事情。利用多世界来规避引导悖论也是可能的，在我们讲述拯救他们的十几岁自己的时间旅行者的故事中，信件的起源并不明确，似乎没有人写过它，但也许我们在故事中遗漏了一些角色。
时间流A中的我可以写信，回到过去的时间流B并将信交给年轻的我，年轻的我选择了物理学，并长大发明了时间机器，然后回到时间流C，给十几岁的我一封似乎没有作者的信。所以我们也可以解释引导悖论，但我们需要在三个不同的时间流中存在三个不同版本的我。
如果这看起来像是拿大锤来敲坚果，你并不孤单，这可能是人类如何陷入自己的思维困境的一个明显例子。分支数量可能是无限的，正如物理学家布莱斯·德威特所说，每一个星系中每颗恒星上发生的每一个量子转变都在把我们地球上的局部世界分裂成无数个副本。然而，约翰·威瑟，最早提出“虫洞”一词的人，对这个想法失去了热情。
然而，多世界解释在物理学界得到了认可，并且现在有越来越多的忠实拥趸。无穷尽的观点阵列，每一个都略有不同，演绎出时间河流上的每一个可能事件的每一个可能结果，并不断分裂成无数个时间流。因此，当我们以不同的速度沿着自己的世界线行进时，在我们周围的大块宇宙中，未来的时间旅行不仅仅是可能的，而且已经发生了。当然，回到过去的旅行就不太清楚了，但至少在理论上似乎是有可能的，得益于量子力学这个反直觉的世界。
现在我们只能满足于昔日的回忆，安心地知道过去仍然存在。坐在沙发上，看着我的文章，经历着自己的历史，感受着宇宙的历程。
完。
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