关于时间旅行的一些讨论
前言
穿越是近年来大家喜闻乐见的娱乐活动。大众开始关注穿越，我想“电视剧”这种大众媒体形式应该做出了不小的贡献。从很久之前大名鼎鼎的《寻秦记》，到现在各种“清穿”剧，还有在微博上被炒起来的《李献计历险记》，都在某种程度上代表了穿越的一种类型。作为一个伪资深理论科幻读者，某猫将在本文对“穿越”这一行为做一个全面的分析和总结，希望能够带领大家穿越迷雾，一睹芳容。
接下来，我们分别来看一下和时间旅行所相关的有趣原理和其可行性分析。
时间旅行的问题
时间旅行是一个看起来很高回报的事情，因为能用来买彩票之类的。其实这个问题牵扯到的课题有很多。先不说它可行性如何，我们假设它是可行的，那么我们就得面对很多匪夷所思的事情，而很多已经不是技术问题，而是哲学问题了。
比如最典型的，众所周知的祖父悖论：
如果你回到过去，把自己的祖父干掉，那么你就不会出生，也就不会有“回到过去干掉你祖父的那个你”存在，也就是你的祖父不会被干掉，那么你就会出生，你就能回到过去干掉那个悲剧的祖父……
那么，你的祖父的健康状况到底怎么样呢？你的老爸和老妈有没有没羞没臊？这一切都成了不确定的事情。“不确定的历史”，不仅仅是“因为史料不足而不能断定”，而是“本身就不是一个确定的事情”，这是一件挺可怕的事。
为什么这么说？因为整个人类文明的进化,都是建立在一个确定的历史积累上的。所有的上层建筑都必须有一个确定的基层支撑，这个支撑对错无所谓，但必须是确定的。而一旦它“既是对的也是错的”，那么它就是不牢靠的。而它所带来的影响，也是根本无法预料的。它所造成的所谓的“蝴蝶效应”也是一个十分棘手的问题。
除了“祖父悖论”，还有一个更现实的问题，那就是文化差异带来的冲击。一个人无论是回到过去还是未来，时间的差异带来的环境差异，使得生存变得很艰难。从生理上来说，免疫系统能否适应当时的生化环境；从文化上来说，能否融入当时的社会；从生活上来说，考什么养家找姑娘等等，这都是问题。在《（想不起来名字了）》中，有一个单向的回到过去的机会，参与者可以选择自己喜欢的年代和地点。主人公认为自己可以回到过去，并且靠“生产收音机”谋生（笑）。结果却是一个挺悲惨的结局。因为一个人掌握的“现代技术”，都是建立在“底层技术”的基础上的。比如你要造收音机，就需要半导体，生产半导体就要想办法提取硅晶体。这些流程一个人很难完全掌握。所以，战场上牺牲的，都是乐观的家伙。
在很多小说中，“祖父悖论”都是一个挺经典的课题，作者一般会用巧妙的情节安排来解决这件事情。
比如《谁杀了默罕默德》中，作者提出这样一个概念：
每个人的历史都是独立的。
整个宇宙的历史是由不同个体的历史组成，所以一个人如果穿越时间回到过去，他所改变的历史知识自己的时间轴，所影响的也只是他一个人。所以，小说中主人公回到过去干掉了很多他认为重要的历史人物，包括默罕默德，导致的结果是，他自己的时间轴完全偏离了宇宙的时间轴走向，导致回到“现在”的时候，已经成为了“幽灵”，不能被普通人所感知到。
而在《突然的时间机器》中，作者提出的时间机器有个特点
没次跳跃，时间机器都会从这个时间点消失（不会在此时等待被传输物品的回传），和被传输物品一起前往未来。
就是说，如果你想去时间旅行，你就把自己和这个时间机器关在一个“法拉第笼”里面，然后启动它，你、机器和法拉第笼就一起出发了。
在这种设定下，作者构想了这么一个场景：
如果你回到过去，那么在时间轴上就会出现一个环，而时间机器只在这个环中出现。如果你想前跳跃，而且跳跃的距离够大，那么就可能发现在那个足够远的未来并没有出现这台时间机器。也就是说，受到影响的只有时间轴的一部分。在未来任意一点的“现在”，都会按照历史的剧本表演下去。
在《（我承认我有名字记不起来综合症）》中，一个政客因为看不惯对科学的巨大投资，而想要回到过去，把对“科学和幻想”有重要启示意义的克拉克（著名科幻作家，科普作家）的命运改变。他导致的结果类似于祖父悖论，因为“时间机器的产生”本身也受到了“克拉克”的影响。所以当他回到“现在”的时候，会发现历史同时存在两个版本，一个是克拉克从事科学事业的版本，一个是克拉克从军的版本。而这两种历史都存在于自己的记忆中。
用作者的话说，“历史变成了量子态”。但是事实上，即使历史是量子态，那么也不会有这种“同时被观察到”的情况。这种比喻是出自著名的“薛定谔的猫”：
把一只猫关在有辐射开关的箱子里面，一个粒子的衰变会打开这个开关，而这个例子的衰变在任意时刻都是随机的。那么在我们打开箱子看之前，这只猫的状态是不确定的，它既是活的，也是死的。而我们打开箱子，我们的观察就会对这个量子态产生影响，量子态会坍缩微一种确定的状态，活着或者死亡。
也就是说，如果我们要确认历史是否被改变，那么我们是对历史的“量子态”施加了“观察”，这会导致历史量子态的坍缩，而变成一个确定的状态。
所以，即使存在“量子态的历史”，我们也不会有机会能够“观察到”它。
祖父悖论还有一个变种，如果不是回到过去，而是可以预测未来，也会引发类似的矛盾：
我预测我会在上班的路上遇到李刚的儿子，那我不出门不就好了，如果我不出门，那么我的预测就不可信，那么我就不会遇到李儿子，那我就可以出门了……
对于这种矛盾，有很多更有意思的处理。比如在《镜子》（刘慈欣）中，基于弦论的超级计算机模拟出了整个宇宙的前世今生，所以可以在计算机上演示出任意时刻任意地点发生了什么事情。这就有上面的预言矛盾了。
大刘对这件事情的处理是，在短期内，预言可能会失效。但是从长远来看，整个文明的发展步伐是可以预见的。即，随着时间的流逝，这种“预言”带来的影响会被冲淡。就像《哆啦A梦》第一集出场的时候说，时间像地铁一样，可能中间的路线不同，但是最后总会到正确的终点。用《侏罗纪公园》的话来说就是，自然自有其法。
这种“长远无关性”的观点，阿西莫夫在《基地》中也有类似的分析，并把它叫做“心灵历史学”。所谓心灵历史学，是把文明的发展过程抽象为统计数学模型，虽然不去精求独立个体的发展状况，但是在长远和大局上，却可以做出准确的预测。
相对于上面的戏剧设定，更普遍的剧情戏法则是，主人公穿越时空本身就是历史的一部分，也就是一切都在历史的掌控之中，包括人类自以为是的时间跳跃。
这种设定也是最近比较常见的，因为他不需要解决逻辑问题。比较典型的就是《寻秦记》和《宫》这种狗血剧了。
在科学上，作为一个完美的补丁，爱因斯坦提出了光速极限。这也是很多流行的“超光速带来时光倒流”的理论依据。而爱因斯坦提出光速极限的相对论，并不是说宇宙中不能出现超过光速的速度，而是“没有任何能量信号的速度可以超越光速”。而事实上，我们来模拟一下德布罗意的一个公式推导，就可以看到：
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得出的结果就是，v = mc^2/h。也就是，任意物体都以这个频率在震动，这就是“物质波”或者“德布罗意波”。
而德布罗意在运算后得出，一个电子以v0的速度前进时，他伴随着一列速度为 c^2/v0 的波。
可以看到这列波的速度是远大于光速 c 的。只是，这列波没有携带任何能量和信息，所以还是在相对论的允许范围内的。不过这证明，速度的极限并不是光速（这段故事摘自《量子史话》）。
好，现在抛去哲学问题不谈，假设我们可以解决那些逻辑问题，我们再来看一下，回到过去，需要付出什么技术上的代价。
假如我们认为，你是带着你皮囊和mp4回到过去的，也就是说，这是一个物质传输的过程。那么挡在我们面前的第一个问题就是，质量守恒定理。 这个世界上100kg左右的东西忽然不见了，这算怎么回事。
还好，很多情节中，在穿越发生时，都会象征性的出现雷击，发光，燃烧等能量现象。我们可以解释为，质量并没有消失，只不过是质能方程了。
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也就是说，这些质量并没有消失，而是以转化别的东西，并且释放了大量的能量。而同时，在遥远的时间轴的另一端，一大团能量转化为了100kg左右的质量并且组合为了一坨肉和一个mp4。
我们这个简单的质能方程可以算出来，100kg的物质所蕴含的能量有多大？大概是10^18焦耳这种数量级……顺便查了一下，当时在广岛的“小男孩原子弹”能量大概是 5.5×10^13 焦耳。
啊对了，有部小说就利用时间旅行不断积累能量，最后回到了宇宙初期，并且借用时间的能量来创造了恒星，大概就是这个思路了。 所以，这种方法这，听起来就挺玄，不靠谱，而且太危险，不够隐秘，没有实用性。
那么我们能不能尝试一下别的方法？
我们可以设想这么一个场景：
有一天，一觉醒来，你发现你躺在了一个古典的厢房中，窗外景色萧然，于是叹道：“春花秋月何时了……”
这种取代过去的历史人物的做法看起来很聪明，因为没有质量守恒这种麻烦的束缚。
“取代”这种方法，可以说成是“思维”传递。也就是精神层面的穿越。这种方法可行么？
所谓思维和意识，我们这里简单地抽象为大脑的活动。《化学之歌》唱的好，大脑活动其实本质上是化学变化，而化学的本质也是原子电子的运动。“宿命论”认为，（ps：爱因斯坦是支持宿命论的）所有的运动都应该是可以被预测的，所以从某种角度来说，无论是历史还是未来，都是已经被确定的。从这个方面来讲，任何人，作出的任何决定，都已经是命中注定的。这未免十分无趣了点，而且，如果一切都是注定的，穿越时空也根本没什么意义。不过，我们还是在这个框架下，讨论一下“回程船票”的制作方法。
我们已经假设，所谓的“回到过去”，是一种思维状态的替换：用2012年的你的思维，去替换1012年的思维，这样1012年的某个家伙忽然拥有了你的所有记忆和知识，以及所谓的人格。（不过2012年的你还是得面对买不到票的窘状……）这样，我们不得不思考这样一个问题：
1012 年的人忽然发现，自己身边有一个人声称自己来自遥远的未来，并且描述了一个可怕的世界，尽管一切细节都很清楚，却摆明的都是不合逻辑的妄想，什么会跑的铁盒子，能看到千里之外的铁盒子，能自动加热的铁盒子，会飞的铁盒子……等等
想象一下如果你身边出现一个人总这么胡言乱语，那你会把他当作什么？虽然我是一个科幻读者，更容易接受匪夷所思的事情，但是八成我还是会把他送到非正常人类研究中心去。
总之，“穿越”这件事情，似乎被等价成了一种精神疾病。我们需要做的是，找出这种疾病的致病因素并加以利用。
从概率上来讲，是存在一个极小的概率，使得1012年的某天，组成某个人脑部的所有微粒的所有运动状态都和2012年的你是一样的，这种现象可以当作是“自然发病”。而且很明显，这种概率已经小到让人无法接受了。我们需要人为地诱发病因。
组成人思维状态的事情太过于复杂，如果对每个微粒都做出认为的干扰去达到我们希望的状态，这种代价是不可估量的。那么我们可以利用的最好工具，就是“蝴蝶效应”了。
关于蝴蝶效应，简单地说，就是用一个小的干扰，来造成一个复杂的影响。在我们没办法去对每个因素都做到恰当的操作，我们就可以尝试把一个小的扰动传到1012去，让他作为银弹，做出关键的影响。好像是推倒多米诺的第一张牌，并不需要多少能量，但是他造成的影响却是深远而巨大的。包括原子弹的链式反应，其实也是蝴蝶效应的应用之一。
我们上面已经讨论过，把实际的东西传送到过去，是没有可能性的。（记得质量守恒哈？）而我们也不能把任何信息能量传送到过去（相对论的约束），我靠那肿么办……
科幻的在下面（下面胡扯部分比较多，很多都是我个人臆想，大家看着玩吧……）：
我们知道，所谓的波动，传递的只是一种运动形式。而鉴于任何物质都是有波粒二向性的，比如电子这种东西，他可以呈现波动性，也可以呈现粒子性。而上面的讨论也提到了，电子在运动的时候，可以产生一个超光速的波动。那么，这种超光速的波动，是不是可以击穿时光的枷锁？
不管怎么说，我们总算拿到了“超光速”这把趁手的工具，接下来，我们就用它来配合蝴蝶效应来完成我们的大业。
我们精心构造一列波，当然是利用电子的震动来构造，具体的方法可以控制温度和热量的传递来控制电子的震动，产生具体的德布罗意波。这种波是在微观状态下，因此它可以影响到其他电子的运动状态。
很好，现在这列波超光速地运动，并且跃迁到了1012年，并且恰好出现在了某个人的大脑里面。在这个过程中，我们违反没有任何物理定律，我们只是在逻辑上传递了一个波动运动形式，事实上，穿越的也只是波动的运动形式，而非波本身。
还记得高中的内容吧，一条承载正弦波的绳子，作为波的载体，它上面各个质点在波的传播方向上是没有位移的，也就是绳子并没有跟着波动一起跑，跟着波动一起跑的只是各个质点的运动形式。这里也是一样的道理，我们传递的，只是这个波动的运动形式，但是这就足够了。
这列波的运动，会对 1012 年的病人造成致命的影响，它通过类似于原子堆裂变的链式反应，或者通俗一点，类似于多米诺效应，使得这种影响扩展到整个大脑。而这种波动是我们精心构造的，所以它造成的影响也应该是我们所期望的。也就是，我们把你的思维，成功的复制到了 1012 年。
怎么样，nice 吧。虽然这个过程并没有什么商机可言，也好像没有什么具体的实用性，但是，这毕竟是穿越科学上一个伟大的时刻。证明“能做”往往比找到“能做什么”更有意义不是么。
也许，你对于这种穿越时间的远程操作依然保有怀疑态度，那么我可以顺便介绍一下别的概念。
我们习惯上，总是按照时间的箭头方向去考虑问题，这也和我们本身处于三维空间的大脑构造有关，因为我们无法观测第四维（时间），所以只能受其支配，导致的思维习惯便是，我们总是认为，原因à结果这种模式是合理的，也就是我们认为一个原因导致一个结果是天经地义的，却从来没有想过原因和结果的逻辑关系其实是“原因ßà结果”。然而这也并不是不能改变的。福尔摩斯曾经对华生说，“人们总是习惯根据已经发生的事情来判断其将导致的结果，然而我通过锻炼，可以通过结果来推测导致它的原因，这和你们通过原因推测结果的行为一样自然。”
我们也许可以说，逻辑上的“原因à结果”这种流向，并不是不可逆的。
这种概念，在《空之境界》中表现的极为形象。（虽然是一个魔幻故事）简单地来说，有一种眼睛可以看到所有物体的“死亡”，通过斩击“死亡裂痕”，被斩击的物体就会死亡，然后会导致造成死亡的原因。比如，“断裂而死”这条裂痕被斩击了，那么这个物体会先死亡，然后会根据“死亡的结果是断裂而死”，自己断裂。
从某种角度来说，这也是对宿命论的一种臣服。整个环节的顺序虽然有颠倒，但是它还是需要有完整的过程的。
而我们的波动传递，从这个方向来看，也是类似的。因为我们需要首先知道结果，并且根据结果来构造这个波动，再从逻辑上去影响过去。
到这里，我们讨论的穿越，就已经是一种逻辑和哲学问题了。那么，就此打住吧。大家后会有期。（完）
Ps：上面讨论的穿越的思路，从某种角度上是需要对电子进行精准操作的，而实际上，对于这种微观粒子，“测不准原理”影响十分巨大，就是我们无法同时准确地捕获一个微粒的动量和位置，所以这种操作也是不现实的。而且，提到的“宿命论”其实也基本上被现代物理学否定了。所以，我们的人生还充满不确定性的，这是多美好的事情。
文中有很多不合理的地方，行家可以挑出来大家笑一笑就好了，不要认真。