12、时间机器、多重宇宙与其他幻想

时间机器、多重宇宙与其他幻想

1. 闭合类时曲线

我们日常生活中的经验是，我们可以回到以前去过的地方，但总是在以后的时间回去。例如，我们可能会回到曾经度假的城市，但那是在未来的时间。即使在狭义相对论中，我们也可以看到类似的现象，例如双胞胎悖论中，旅行的双胞胎在以后的时间回到地球，发现地球上的双胞胎已经老了很多。然而，狭义相对论仍然保持了因果关系，即如果事件 A 导致事件 B，那么 A 总是发生在 B 之前。

广义相对论中的一些解提出了一个更加奇特的概念：闭合类时曲线（Closed Timelike Curves, CTCs）。这些曲线允许观察者在时空中回到过去的某个点。著名的数学家库尔特·哥德尔在研究广义相对论时，找到了一个旋转宇宙的解，其中存在闭合类时曲线。哥德尔兴奋地宣布，这个解展示了一个观察者可以成为时间旅行者的可能性。

然而，这种闭合类时曲线的物理现实性值得怀疑。考虑一个简单的例子：假设一个人绕着一个大圆圈走动。他在 1 点钟开始旅程，2 点钟结束。如果我们随意将 1 点钟和 2 点钟对应起来，可以说这个人回到了过去。但这只是一个数学上的选择，而不是物理上的必然。在哥德尔的解中，角坐标 φ 在空间类坐标时从 0 到 360° 回到 0，但在时间类坐标时继续识别为 0 和 2π，形成了闭合的时间类曲线。这显然是一个数学上的选择，而非物理现实。

闭合类时曲线的物理意义

闭合类时曲线的物理意义在于，它们更多是时空点识别的数学选择，而不是物理现实。以下是闭合类时曲线的形成过程：

1. 时空点识别 ：在哥德尔的解中，角坐标 φ 从 0 到 360° 回到 0。