科学家破解“祖父悖论”

通过结合广义相对论和量子力学，研究首次证明时间旅行的自洽性，颠覆传统物理认知。

时间旅行长期以来因“祖父悖论”而被认为不可能实现。这一悖论假设，如果有人回到过去阻止自己的祖父生育，那么这个人的存在就会被抹除。近日，一项新研究为这一问题提供了解决方案。

通过将广义相对论、量子力学和热力学结合，这项研究证明时间旅行可能不会引发逻辑矛盾。在牛顿物理中，时间线性推进，但爱因斯坦的广义相对论揭示，时空可以像黑洞一样以违反常识的方式弯曲。理论上，这种时空弯曲可能形成闭合时间曲线，使得旅行者能够回到过去。

研究作者Lorenzo Gavassino指出，旋转的物质可以“拖拽”时空，导致时间形成环路。尽管宇宙整体并未表现出这样的旋转特性，黑洞等旋转天体可能创造类似环境，为闭合时间曲线提供可能性。

时间旅行的最大难题在于由此引发的悖论。祖父悖论仅是其中之一。这些矛盾源于人们假设热力学定律在时间循环中仍正常运作。热力学中的熵，衡量系统混乱程度，是唯一区分过去与未来的物理法则，也是我们记忆过去而无法预知未来的原因。

Gavassino的研究于2024年12月12日发表在《经典与量子引力》期刊，提出了一种令人着迷的解决方案。他受到物理学家Carlo Rovelli的启发，证明在闭合时间曲线上，量子波动可能消除熵。这种过程与日常生活截然不同，可能让时间旅行者的记忆消失，甚至让衰老逆转。

他指出，熵的增长导致了死亡，而熵的逆转可能让“死亡”不再是终局。在时间循环中，像杀死祖父这样的事件可能变成暂时现象，从而使悖论失效。

Gavassino表示，过去的科学家和哲学家认为，如果时间旅行存在，大自然会通过“自洽性原则”防止矛盾的发生。他的研究首次用量子力学推导出这一原则，并证明历史的自洽性可以自然从量子定律中得到。

尽管这一理论框架令人振奋，但闭合时间曲线是否真实存在仍是未知。许多物理学家对此表示怀疑。1992年，Stephen Hawking提出“时间保护猜想”，认为物理法则可能会阻止时间循环的形成，例如时空在循环建立前可能会崩溃或变为奇点。

即便如此，Gavassino的研究仍推动了人类对物理学的认识。他表示，探索熵在时间循环中的作用，不仅是时间旅行的关键，也是理解宇宙运作的核心问题。即使闭合时间曲线无法在宏观层面实现，研究它们的特性可能为亚原子系统的行为和热力学演化带来新发现。