但是，霍金也許是錯的。最近的實驗，至少從數(shù)學方面，對時間旅行的可行性提供了暫時性支持。這一研究回歸到我們對于宇宙認識的核心，同時，使時間旅行成為可能，而不僅僅是只存在于科幻小說的話題的這一決心，將會對基礎(chǔ)物理和諸如量子密碼學和計算機技術(shù)的實際應(yīng)用產(chǎn)生深刻的影響。
閉合類時曲線
時間旅行猜想的來源于我們那些公認的物理理論似乎并沒有否定回到過去的可能性。這一“功績”可能是來自于愛因斯坦的廣義相對論，廣義相對論認為重力是能量和物質(zhì)造成的時空的扭曲。一個極其強大的重力場，比如說，一個旋轉(zhuǎn)黑洞形成的重力場，原則上，能夠彎曲物體的構(gòu)造，使時空重新彎曲回去。這就會形成一個“閉合類時曲線”，或簡稱為“CTC”，穿過曲線圈即可回到過去。
霍金和其他許多物理學家都極其反感CTC，因為任何運動在CTC中的宏觀物體都會不可避免地形成因果分解的悖論。然而，理論家大衛(wèi)·多伊奇在1991年提出了一個模型，根據(jù)該模型，因為基本粒子只遵循概率的模糊規(guī)則而不是嚴格的決定論，因此CTC造成的悖論在量子層面上不會發(fā)生。昆士蘭大學的物理學家蒂姆·拉爾夫說：“你用相對論推測出這些悖論，但當你用量子力學的角度來考慮時，這些悖論卻消失了，這很有意思。這會使你想知道構(gòu)建一個將相對論和量子力學統(tǒng)一起來的理論是否是重要的?！?/p>
CTC實驗
最近，拉爾夫和他的博士生馬丁·林格保爾領(lǐng)導了一支研究團隊，首次用實驗模擬多伊奇的CTC模型，來檢測和確認這存在20年的理論的很多方面，研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然：通信》上。他們的大多數(shù)模擬圍繞著調(diào)查多伊奇的模型是如何解決“祖父悖論”的（“祖父悖論”假說：某人利用CTC回到過去，殺死了自己的祖父，因此也就沒有她自己的出生。）（《科學美國人》是《自然》一部分。）
多伊奇對“祖父悖論”的量子解決方法是這樣的：
假設(shè)不是一個人類穿過CTC回到過去殺死了自己的祖輩，而是一個基本粒子回到了過去，按動創(chuàng)造出它的粒子生成機器的上的開關(guān)。如果這個粒子按動一次開關(guān)，機器就會放射出一個粒子，而這個粒子返回到CTC中；如果沒有按開關(guān)，機器就不放射出粒子。在這一情況下，就沒有粒子會被放射出的先天確定性，只有概率分布。多伊奇的觀點假定了扎起量子領(lǐng)域的前后一致性，并且堅持認為，任何進入CTC一端的粒子必然會在曲線另一端以完全相同的性質(zhì)出現(xiàn)。因此，機器釋放出的一個粒子有1/2的概率會進入CTC曲線并出現(xiàn)在曲線另一端按動開關(guān)。如果這個粒子是一個人的話，她生來就會有1/2的概率會殺掉自己的祖父，給了她祖父1/2的概率免于死于她手，從概率上來說，這已經(jīng)足夠去結(jié)束這個因果怪圈，逃離悖論。盡管這很奇怪，但這個解釋與量子力學的公理是一致的。
在他們的新模擬中，林格保爾和他的同事們證明，從數(shù)學上來說，同一量子系統(tǒng)中成對偏振光子之間的相互作用可等同于一個單一光子穿過CTC，而他們利用這一相互作用來研究多伊奇的模型。林格保爾說：“我們對光子之間的偏振作用進行編碼，這樣第二個光子一定程度上成為了第一個光子的過去式?！币虼?，他們沒有將一個人送入時光隧道，而是創(chuàng)造出了一個人的“替身”，將這個“替身”送入時空循環(huán)模擬器，來看從CTC中出現(xiàn)的這個同臉人是否和原先的那個人在過去的那一時刻完全一致。
通過在第二個光子與第一個進行了相互作用之后，測量其偏振狀態(tài)，團隊在多重實驗后成功證明了多伊奇的前后一致性在起作用。拉爾夫說：“輸出時，我們所獲得的第二個光子在模擬CTC入口處的量子態(tài)，與輸入時，我們獲得的第一個編碼光子在CTC入口處的量子態(tài)相同。當然，我們沒有將什么送入時間隧道，但是這一模擬使我們能夠研究在量子力學中通常無法研究的怪異演化?！?/p>
林格保爾說明，這些由CTC引起的“怪異演化”，將會產(chǎn)生引人注目的實際應(yīng)用，例如通過克隆基本粒子的量子態(tài)，可以打破建立在量子基礎(chǔ)上的密碼學。他說：“如果你能克隆量子態(tài)，你就能打破海森堡的不確定性原理”，這對于量子密碼學是很有用的，因為不確定性原理否定了可以同時對同類成對變量進行精確測量，比如說位置和動量。他還說：“但是，如果你克隆了整個系統(tǒng)，你就能測量第一個系統(tǒng)中的一個量，和第二個系統(tǒng)中的另一個量，這就能使你破譯加密信息?！?/p>
南加利福尼大學的物理學家陶德·布朗并沒有參與此次實驗，他說：“由于CTC的存在，量子力學可使人從事復雜的信息處理工作，那些工作要比我們相信傳統(tǒng)甚至是普通量子計算機能完成的要復雜的多。如果多伊奇的模型是正確的，那么這一實驗就真實模擬了在真正CTC的存在下會發(fā)生什么。但是這個實驗本身并不能證明多伊奇模型，只有在有真正CTC的條件下，才能進行證明和檢驗。”
替代論證
多伊奇的模型并不是個例。2009年，麻省理工學院的理論家賽斯·勞埃德提出了一個沒有CTC徹底的替代模型，利用量子隱形傳送和叫“選擇后”的技巧，而不是多伊奇的量子前后一致性，解決了“祖父悖論”。2011年，勞埃德和加拿大的合作者一起，對其模型進行了成功的實驗室模擬。勞埃德說：“奇怪的是，多伊奇的理論破壞了關(guān)聯(lián)性。也就是說，從一個多伊奇CTC出現(xiàn)的時間旅行者會進入一個宇宙，但這個宇宙卻和她未來離開的那一個完全無關(guān)。相比之下，‘選擇后’CTC保留了關(guān)聯(lián)性，所以時間旅行者會回到與她的記憶中相同的那個宇宙。”
勞埃德模型的這一性質(zhì)會減少CTC對信息處理的影響力，但是，與特定時空中計算機完成的信息處理工作相比，CTC的存在，可使其更先進。勞埃德說：“尋找我們的CTC能夠幫助解決的問題就好像是在大海撈針。但是，在一個多伊奇模型下，一臺計算機首先能夠解決為什么大海會存在。”
盡管如此，勞埃德樂于承認CTC的可能特性，他說：“我不知道哪一個模型是正確的。也許兩個都是錯的?！碑斎?，他補充道，另一個可能性是霍金是正確的，“CTC根本就不存在?！睘闀r間旅行者開歡迎會的人該把香檳留給他們自己——他們期待的未來來客似乎是不會來了。
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