對於時間旅行的討論

對於時間旅行的討論

摘要

在論證時間旅行中，本文整合了多維空間理論，蟲洞，及與時間旅行有關的悖論。將多維空間理論與蟲洞的猜想結合得出時間旅行的可行性證明，；於十字相乘法，給出了證明並進行推廣；於祖母悖論，我也提出自己的思考及猜想，並儘量地予以證明。

關鍵詞： 1、多維空間2、時間旅行3、祖父悖論

目錄

前言

第一章， 多維空間

1.1定義

1.2維的定義

1.3多維空間的誕生緣由

第二章，時間旅行的方式--蟲洞

第三章，祖父悖論

結語

引用文獻

前言

本文主要探討時間旅行的可行性。為此，我將先說明多維空間理論，以此論證時間旅行在理論上方式上的可能性。

然而，討論時間旅行的可行性，則必然不得不提及著名的時間悖論——祖母悖論。有關於這個悖論，我有一些淺薄的見解。

第一章 多維空間

當我們探討時間旅行的可行性時，不得不提及的是多維空間。

那麼多維空間究竟是什麼？為什麼有多維空間存在？

1.1定義

多維空間，是指由4條或者更多條維度組成的空間。

1.2維的定義

熟知維數

0維：沒有長寬高，單純的一個點，如奇點(一個無限小的點）。

一維空間：只有長度

二維空間平面世界：只有長度和寬度

三維空間長寬高立體世界：我們肉眼親身感覺到看到的世界。三維空間是點的位置由三個座標決定的空間。客觀存在的現實空間就是三維空間，具有長、寬、高三種度量。數學、物理等學科中引進的多維空間概念，是在三維空間基礎上所作的科學抽象。

四維空間：是一個時空的概念。日常生活所提及的“四維空間”，大多數都是指阿爾伯特·愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的“四維時空”概念。我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關係，是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸，而這條時間的軸是一條虛數值的軸。根據阿爾伯特·愛因斯坦相對論所說：我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維時空。

理論維數

五維

從我們這個宇宙大爆炸開始到某個可能的結果，這段時間上的持續叫四維，而在這個四維時間線上任何一點都有無限種發展趨勢。這樣從四維上的某一點分出無限多的時間線，構成了五維空間。

六維

五維空間上兩條時間線如同二維空間（如報紙上的兩個對角點）不能直接到達，而把報紙對摺就可以直接到達報紙上的對角點。在六維空間中正如把二維空間彎曲一樣，五維空間也可以彎曲，產生了六維空間，在六維空間中可以直接到達五維時間線上的任意一點。

七維

七維空間包括了從宇宙大爆炸開始到宇宙結束，所有空間維，所有時間維上的所有可能性，以及在任意兩點直接到達的可行性。五維空間是某一點產生無限個發展趨勢，七維是所有點即無限點上產生無限個時間線。

八維

在七維空間上已經描繪了我們這個宇宙中從始到終，所有空間維，所有時間維，八維是什麼呢？對了，還有一個可供操作的點，那就是大爆炸這個點，八維空間中包括了從大爆炸處產生的無限多個宇宙，這些宇宙中有不同的物理定律，不同的引力常數，或許有沒有萬有引力、光速是否相同也說不定。

九維

九維空間則是八維空間的彎曲，在八維空間中，不能直接在各個宇宙中到達不同的兩點，而九維空間中則可以在八維空間中的兩點間直接到達。

十維

根據超弦理論，最小粒子不是實體的物質，而是由不同振動頻率的超弦形成的物質，不同的頻率產生了不同外在表現。在十維空間中，已經沒有物質了，只存在不同振動頻率的弦。在十維空間中一切皆有可能。

十一維

十一維空間，是由十維空間加上記憶和感知構成，愛因斯坦認為記憶是可延伸且具有彈性的，而感知是存在於時間、空間、記憶之外的。超弦理論的十維空間之後，推出了十一維空間的超膜理論。總之，十一維空間是由時間、空間、記憶與感知構成的。

越是高維，我們人類越是難以理解。事實上，對於高維空間的理解可以簡單地認為是空間的疊加。無數多個零維空間疊加而成一維空間；無數多個一維空間疊加而成二維空間；二維空間疊加而成三維空間……如圖1-1-2所示

1.3多維空間的誕生緣由

多維空間的提出並非是空穴來潮的，科學家所認為的十一維也不是猜測的，而是有數學證明的。

四種基本作用力：（引力、電磁力、強力和弱力）的不同還導致了現代物理學兩大支柱——相對論和量子理論——根深固的矛盾。

愛因斯坦的廣義相對論是關於引力的理論。他給出了一個出人意料卻又合乎情理的解答：空間本身是有形狀的，當沒有任何物質或能量存在時，空間應該是平直光滑的，而當一個大質量物體進入空間後，平直的空間就發生了彎曲凹陷，這就像一條拉得很平很直的床單，當放上一個保齡球時，床單就凹陷下去，所謂引力就是因為這樣的空間彎曲而導致的。地球在繞著太陽的軌道上執行，是因為地球滾入了太陽周邊彎曲空間的一道“溝谷”，這就是我們通常所說的太陽對地球的引力作用。

在這裡，引力變成了漂亮的幾何圖景，引力本身並不存在，它只是空間的幾何形變所引起的明顯結果。引力的本質就這樣被廣義相對論圓滿地解釋了。但空間的幾何形變卻解釋不了其它三種力，電磁力、強力和弱力似乎都無法通過空間的褶皺來實現。

對另外三種力的解釋需要量子理論來完成。量子理論研究微觀世界裡基本粒子的行為，在這個理論體系中，宇宙中所有的物質最終由數百種不同的基本粒子組成，由於質量小到幾近於零，這些粒子的運動軌跡變化莫測，毫無規律可循。在這裡，力是由粒子的交換而來的，電磁力是由光子交換而來，弱力是由弱規範玻色子交換而來，強力是由膠子交換而來。例如，兩個帶電粒子間的相互作用實際上是光子在兩個粒子間往來“出沒”的結果，兩個帶電粒子通過交換小小的光子而相互影響，這個過程有點兒像兩個溜冰的人在傳球，通過傳球，兩個人的運動狀態都在受到影響。其它兩種力的相互作用也是如此。但是，因空間彎曲所導致的引力是無法通過粒子交換而來的，而且，在微觀世界裡，粒子的自身質量不僅小到幾乎沒有，還總是在雜亂無章地運動，它們之間的引力從何談起？因此，量子理論無法涵蓋引力。

也因此多維空間的理論的建立變得迫在眉睫，由此誕生了超弦理論。

理論表明：在三維空間難以有聯絡的四大基本力在十一維中能夠緊密聯絡，因此科學家目前認為多維宇宙最多十一維。

第二章， 時間旅行的方式—蟲洞

在宇宙的極早期，它誕生的10-43秒內，它的直徑僅有10-33釐米，含有豐富的十維空間，所有的空間維都平等地捲縮在一起。在那樣的空間中，宇宙的能量極高、溫度極高，所有四種力都融為一體，相對論和量子理論可以歸結為一個理論。

但是，空間是極不穩定的，就像脹氣太多的氣球，於是大爆炸發生了。維度被解散、能量發散、溫度降低。三維的空間和一維的時間無限延伸開來，逐漸形成了我們今天可感知的宇宙；而另外六維的空間則仍然捲縮在普朗克尺度（即10-33 釐米）以內。

從人類描述的宇宙史中，我們可以發現，理論維數捲縮在普朗克尺度（即10-33 釐米）以內。

由此，對於時空旅行就出現了一種理論基礎兩種方式。

理論基礎：

在同一時刻，在三維空間中開啟的蟲洞僅能實現三維空間上的距離縮短。那麼如果我們在更高維度的空間中開啟呢？

四維空間中，我們能感受到時間，卻無法控制時間。那麼如果在五維空間中，時間成二維空間的空間中呢？這時我們能夠通過手段摺疊二維紙並打個洞，就製造出了能夠穿越時間的蟲洞。

方式一：縮小自己，利用天然隨機的普朗克尺度的蟲洞。

這個方式很耳熟對不？的確，這就是《復聯4》中復仇者們穿越時空的方式。當然，這種方式並不十分高效，因為我們不能確定這個蟲洞將通向哪兒。

方式二：開啟足夠大的蟲洞。

這個方式其實就是科幻電影中常常提到的蟲洞穿越技術，只不過不同的是出口和入口的時間相對發生了偏移，出口時間可能在未來，也可能在過去。

蟲洞是對於現仍處於三維世界的我們而言複雜的穿梭工具。

那麼如果我們能夠升維到五維呢？

此時的我們能夠輕鬆地在四維的時間線上前後移動。而這個舉動的過程投映在三維空間中就是穿越蟲洞。

第三章，祖父悖論

3.1悖論內容

假如你回到過去，在自己父親出生前把自己的祖父母殺死，但此舉動會產生一矛盾的情況：你回到過去殺了你年輕的祖母，祖母死了就沒有父親，沒有父親也不會有你，那麼是誰殺了祖母呢？ 或者看作：你的存在表示，祖母沒有因你而死，那你何以殺死祖母？

3.2悖論的解釋

這一悖論的提出，從某一角度否定了時間穿越的可能性。也因此有了多種理論以或繞開或解釋。

量子理論和M理論都試圖解釋了祖父悖論。

以下是我對於該悖論的解釋。

第一點，時空穿越是可能的。

原因很簡單，多維空間的存在使得這一舉動成為現實。對於現仍處於3+1維空間的我們而言，我們需要蟲洞等特殊的工具以達成這一過程。而如果我們對自己進行升維呢？那麼，我們將是站立在一片“時間紙”上的巨人。此時我們想去哪兒就可以去哪兒，任意地進行著時間穿梭。

第二點，一個人的未來無法改變自己的過去。

為了解釋這一句，我們不妨假設一下：處於三維空間的我們此刻站立在二維空間上。我們能干涉二維空間中的人事物的發展嗎？

事實上不能。

如同我們的手不能不能穿過紙張一般，對於不是自己世界的事物，我們其實不能做到些什麼，只能如同看電視一般靜靜地看著。縱使我們利用巧妙的手段封鎖二維空間的一部分，終究干涉不了這些紙片人物在二維空間中的發展。

由此可得，即使有時空穿越，我們也不過是漂浮在四維空間中的三維“紙片”，改寫不了過去，過去已是事實。

第三點，以行之事，後必再行。

很多人之所以想時空穿越，主要是為了改過自新、不犯下當初的錯誤。然而，這是不可能的。因為當時一個人所做之事，是涉及到眾多因素的，尤其是他的性格，他的意願。就如同電影中主角常常表達不後悔的話：“再給我一次機會，我也會這麼做。”因此，再給他一次機會，他依舊會犯當時的錯誤。

以行之事，後必再行。

第四點，平行宇宙。

真正的過去以成虛無。我們即使真的改變了什麼，也許只是因為我們去了另一個世界，而那個世界在發展過程中本就會受到異界之人的影響。

簡而言之，我們只不過是推動那個世界發展下去的工具罷了。

第五點，現在對於未來是確定的過去。

我們之所以不知道穿越人的存在，是因為有三個原因。

1、在他產生影響之前，就已經被遏止了。為了不造成不必要的麻煩，時間警察（一種假想的職業）逮捕了他，並抹去了他的痕跡。

2、他也許被當成了瘋子。

試想，梵高的思想領先當時人們幾十年。然而正是因此，梵高被視為異端、神經病。那麼，如果是來自千年以後的人呢？估計語言障礙都快有了。

3、他產生了影響，但收效甚微，或者是必要的卻不為人知的？。

1972年6月2日，在法國皮埃爾拉特核燃料再處理廠工作的布茲蓋博士（Dr. Bouzigue）用常規的質譜分析法對六氟化鈾樣本的分析發現，來自奧克洛河附近鈾礦中鈾235與鈾238兩種同位素的比例失常，正常情況下，鈾235的自然丰度是0.7202±0.0006%，而奧洛克的鈾235自然丰度是0.7171±0.0007%，少了約0.003%。為了防止可以用作核武器的鈾235被偷竊，法國原子能委員會進行了調查，但是所有的環節都沒有發現問題，而且自從1970年開始開採奧克洛鈾礦以來，所有來自這裡的鈾礦樣本都顯示鈾235略少了一點。

進一步調查發現，奧克洛鈾礦的礦層中含有30多種核連鎖反應的副產物。副產物之一的釹，其同位素釹142不是裂變產生的，從而可以確定奧克洛鈾礦中自然釹在核反應開始之前的丰度，進而確定核反應的效果和時間。最後認為由於奧克洛特殊的地質條件導致了從20億年前開始的天然核反應。

為了做進一步的地質化學調查，奧克洛鈾礦的開採在1972年暫停了一段時間。最後在奧克洛發現了14座已經停止了核反應的古反應堆遺址，另外還在奧克洛南邊的班貢貝發現了一座。

這些反應堆有沒有可能，就是穿越之人所為呢？

除了天然反應堆，還有疑似穿越之人的王莽，傳說時代的各種奇珍異獸是否是從未來穿越而來的機器，恐龍的滅絕是否出自於未來人之筆？

總而言之，穿越之後，我們或只能成看客，或只是推動世界發展的工具。

也因此，我們不可能做出改變過去的事情，使得祖母悖論變成只是杞人憂天的想法。

結語

有了多維空間的理論的支援，時間旅行是可行的。然而，可悲的是，即使我們能夠時間穿越，我們至於過去依然只是一名看客，或只是一個工具。以行之事，後必再行。未來不能改變過去。

引用文獻

【1】桂隆、子焉.超弦與多維空間.知乎.2003.6

【2】 丁金渭.淺議多維空間.知乎.2014.11

【3】 秦建.《復仇者聯盟4：終局之戰》時間旅行.知乎.2019.6