对于时间旅行的讨论

对于时间旅行的讨论

摘要

在论证时间旅行中，本文整合了多维空间理论，虫洞，及与时间旅行有关的悖论。将多维空间理论与虫洞的猜想结合得出时间旅行的可行性证明，；于十字相乘法，给出了证明并进行推广；于祖母悖论，我也提出自己的思考及猜想，并尽量地予以证明。

关键词： 1、多维空间2、时间旅行3、祖父悖论

目录

前言

第一章， 多维空间

1.1定义

1.2维的定义

1.3多维空间的诞生缘由

第二章，时间旅行的方式--虫洞

第三章，祖父悖论

结语

引用文献

前言

本文主要探讨时间旅行的可行性。为此，我将先说明多维空间理论，以此论证时间旅行在理论上方式上的可能性。

然而，讨论时间旅行的可行性，则必然不得不提及著名的时间悖论——祖母悖论。有关于这个悖论，我有一些浅薄的见解。

第一章 多维空间

当我们探讨时间旅行的可行性时，不得不提及的是多维空间。

那么多维空间究竟是什么？为什么有多维空间存在？

1.1定义

多维空间，是指由4条或者更多条维度组成的空间。

1.2维的定义

熟知维数

0维：没有长宽高，单纯的一个点，如奇点(一个无限小的点）。

一维空间：只有长度

二维空间平面世界：只有长度和宽度

三维空间长宽高立体世界：我们肉眼亲身感觉到看到的世界。三维空间是点的位置由三个坐标决定的空间。客观存在的现实空间就是三维空间，具有长、宽、高三种度量。数学、物理等学科中引进的多维空间概念，是在三维空间基础上所作的科学抽象。

四维空间：是一个时空的概念。日常生活所提及的“四维空间”，大多数都是指阿尔伯特·爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系，是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴，而这条时间的轴是一条虚数值的轴。根据阿尔伯特·爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维时空。

理论维数

五维

从我们这个宇宙大爆炸开始到某个可能的结果，这段时间上的持续叫四维，而在这个四维时间线上任何一点都有无限种发展趋势。这样从四维上的某一点分出无限多的时间线，构成了五维空间。

六维

五维空间上两条时间线如同二维空间（如报纸上的两个对角点）不能直接到达，而把报纸对折就可以直接到达报纸上的对角点。在六维空间中正如把二维空间弯曲一样，五维空间也可以弯曲，产生了六维空间，在六维空间中可以直接到达五维时间线上的任意一点。

七维

七维空间包括了从宇宙大爆炸开始到宇宙结束，所有空间维，所有时间维上的所有可能性，以及在任意两点直接到达的可行性。五维空间是某一点产生无限个发展趋势，七维是所有点即无限点上产生无限个时间线。

八维

在七维空间上已经描绘了我们这个宇宙中从始到终，所有空间维，所有时间维，八维是什么呢？对了，还有一个可供操作的点，那就是大爆炸这个点，八维空间中包括了从大爆炸处产生的无限多个宇宙，这些宇宙中有不同的物理定律，不同的引力常数，或许有没有万有引力、光速是否相同也说不定。

九维

九维空间则是八维空间的弯曲，在八维空间中，不能直接在各个宇宙中到达不同的两点，而九维空间中则可以在八维空间中的两点间直接到达。

十维

根据超弦理论，最小粒子不是实体的物质，而是由不同振动频率的超弦形成的物质，不同的频率产生了不同外在表现。在十维空间中，已经没有物质了，只存在不同振动频率的弦。在十维空间中一切皆有可能。

十一维

十一维空间，是由十维空间加上记忆和感知构成，爱因斯坦认为记忆是可延伸且具有弹性的，而感知是存在于时间、空间、记忆之外的。超弦理论的十维空间之后，推出了十一维空间的超膜理论。总之，十一维空间是由时间、空间、记忆与感知构成的。

越是高维，我们人类越是难以理解。事实上，对于高维空间的理解可以简单地认为是空间的叠加。无数多个零维空间叠加而成一维空间；无数多个一维空间叠加而成二维空间；二维空间叠加而成三维空间……如图1-1-2所示

1.3多维空间的诞生缘由

多维空间的提出并非是空穴来潮的，科学家所认为的十一维也不是猜测的，而是有数学证明的。

四种基本作用力：（引力、电磁力、强力和弱力）的不同还导致了现代物理学两大支柱——相对论和量子理论——根深固的矛盾。

爱因斯坦的广义相对论是关于引力的理论。他给出了一个出人意料却又合乎情理的解答：空间本身是有形状的，当没有任何物质或能量存在时，空间应该是平直光滑的，而当一个大质量物体进入空间后，平直的空间就发生了弯曲凹陷，这就像一条拉得很平很直的床单，当放上一个保龄球时，床单就凹陷下去，所谓引力就是因为这样的空间弯曲而导致的。地球在绕着太阳的轨道上运行，是因为地球滚入了太阳周边弯曲空间的一道“沟谷”，这就是我们通常所说的太阳对地球的引力作用。

在这里，引力变成了漂亮的几何图景，引力本身并不存在，它只是空间的几何形变所引起的明显结果。引力的本质就这样被广义相对论圆满地解释了。但空间的几何形变却解释不了其它三种力，电磁力、强力和弱力似乎都无法通过空间的褶皱来实现。

对另外三种力的解释需要量子理论来完成。量子理论研究微观世界里基本粒子的行为，在这个理论体系中，宇宙中所有的物质最终由数百种不同的基本粒子组成，由于质量小到几近于零，这些粒子的运动轨迹变化莫测，毫无规律可循。在这里，力是由粒子的交换而来的，电磁力是由光子交换而来，弱力是由弱规范玻色子交换而来，强力是由胶子交换而来。例如，两个带电粒子间的相互作用实际上是光子在两个粒子间往来“出没”的结果，两个带电粒子通过交换小小的光子而相互影响，这个过程有点儿像两个溜冰的人在传球，通过传球，两个人的运动状态都在受到影响。其它两种力的相互作用也是如此。但是，因空间弯曲所导致的引力是无法通过粒子交换而来的，而且，在微观世界里，粒子的自身质量不仅小到几乎没有，还总是在杂乱无章地运动，它们之间的引力从何谈起？因此，量子理论无法涵盖引力。

也因此多维空间的理论的建立变得迫在眉睫，由此诞生了超弦理论。

理论表明：在三维空间难以有联系的四大基本力在十一维中能够紧密联系，因此科学家目前认为多维宇宙最多十一维。

第二章， 时间旅行的方式—虫洞

在宇宙的极早期，它诞生的10-43秒内，它的直径仅有10-33厘米，含有丰富的十维空间，所有的空间维都平等地卷缩在一起。在那样的空间中，宇宙的能量极高、温度极高，所有四种力都融为一体，相对论和量子理论可以归结为一个理论。

但是，空间是极不稳定的，就像胀气太多的气球，于是大爆炸发生了。维度被解散、能量发散、温度降低。三维的空间和一维的时间无限延伸开来，逐渐形成了我们今天可感知的宇宙；而另外六维的空间则仍然卷缩在普朗克尺度（即10-33 厘米）以内。

从人类描述的宇宙史中，我们可以发现，理论维数卷缩在普朗克尺度（即10-33 厘米）以内。

由此，对于时空旅行就出现了一种理论基础两种方式。

理论基础：

在同一时刻，在三维空间中打开的虫洞仅能实现三维空间上的距离缩短。那么如果我们在更高维度的空间中打开呢？

四维空间中，我们能感受到时间，却无法控制时间。那么如果在五维空间中，时间成二维空间的空间中呢？这时我们能够通过手段折叠二维纸并打个洞，就制造出了能够穿越时间的虫洞。

方式一：缩小自己，利用天然随机的普朗克尺度的虫洞。

这个方式很耳熟对不？的确，这就是《复联4》中复仇者们穿越时空的方式。当然，这种方式并不十分高效，因为我们不能确定这个虫洞将通向哪儿。

方式二：打开足够大的虫洞。

这个方式其实就是科幻电影中常常提到的虫洞穿越技术，只不过不同的是出口和入口的时间相对发生了偏移，出口时间可能在未来，也可能在过去。

虫洞是对于现仍处于三维世界的我们而言复杂的穿梭工具。

那么如果我们能够升维到五维呢？

此时的我们能够轻松地在四维的时间线上前后移动。而这个举动的过程投映在三维空间中就是穿越虫洞。

第三章，祖父悖论

3.1悖论内容

假如你回到过去，在自己父亲出生前把自己的祖父母杀死，但此举动会产生一矛盾的情况：你回到过去杀了你年轻的祖母，祖母死了就没有父亲，没有父亲也不会有你，那么是谁杀了祖母呢？ 或者看作：你的存在表示，祖母没有因你而死，那你何以杀死祖母？

3.2悖论的解释

这一悖论的提出，从某一角度否定了时间穿越的可能性。也因此有了多种理论以或绕开或解释。

量子理论和M理论都试图解释了祖父悖论。

以下是我对于该悖论的解释。

第一点，时空穿越是可能的。

原因很简单，多维空间的存在使得这一举动成为现实。对于现仍处于3+1维空间的我们而言，我们需要虫洞等特殊的工具以达成这一过程。而如果我们对自己进行升维呢？那么，我们将是站立在一片“时间纸”上的巨人。此时我们想去哪儿就可以去哪儿，任意地进行着时间穿梭。

第二点，一个人的未来无法改变自己的过去。

为了解释这一句，我们不妨假设一下：处于三维空间的我们此刻站立在二维空间上。我们能干涉二维空间中的人事物的发展吗？

事实上不能。

如同我们的手不能不能穿过纸张一般，对于不是自己世界的事物，我们其实不能做到些什么，只能如同看电视一般静静地看着。纵使我们利用巧妙的手段封锁二维空间的一部分，终究干涉不了这些纸片人物在二维空间中的发展。

由此可得，即使有时空穿越，我们也不过是漂浮在四维空间中的三维“纸片”，改写不了过去，过去已是事实。

第三点，以行之事，后必再行。

很多人之所以想时空穿越，主要是为了改过自新、不犯下当初的错误。然而，这是不可能的。因为当时一个人所做之事，是涉及到众多因素的，尤其是他的性格，他的意愿。就如同电影中主角常常表达不后悔的话：“再给我一次机会，我也会这么做。”因此，再给他一次机会，他依旧会犯当时的错误。

以行之事，后必再行。

第四点，平行宇宙。

真正的过去以成虚无。我们即使真的改变了什么，也许只是因为我们去了另一个世界，而那个世界在发展过程中本就会受到异界之人的影响。

简而言之，我们只不过是推动那个世界发展下去的工具罢了。

第五点，现在对于未来是确定的过去。

我们之所以不知道穿越人的存在，是因为有三个原因。

1、在他产生影响之前，就已经被遏止了。为了不造成不必要的麻烦，时间警察（一种假想的职业）逮捕了他，并抹去了他的痕迹。

2、他也许被当成了疯子。

试想，梵高的思想领先当时人们几十年。然而正是因此，梵高被视为异端、神经病。那么，如果是来自千年以后的人呢？估计语言障碍都快有了。

3、他产生了影响，但收效甚微，或者是必要的却不为人知的？。

1972年6月2日，在法国皮埃尔拉特核燃料再处理厂工作的布兹盖博士（Dr. Bouzigue）用常规的质谱分析法对六氟化铀样本的分析发现，来自奥克洛河附近铀矿中铀235与铀238两种同位素的比例失常，正常情况下，铀235的自然丰度是0.7202±0.0006%，而奥洛克的铀235自然丰度是0.7171±0.0007%，少了约0.003%。为了防止可以用作核武器的铀235被偷窃，法国原子能委员会进行了调查，但是所有的环节都没有发现问题，而且自从1970年开始开采奥克洛铀矿以来，所有来自这里的铀矿样本都显示铀235略少了一点。

进一步调查发现，奥克洛铀矿的矿层中含有30多种核连锁反应的副产物。副产物之一的钕，其同位素钕142不是裂变产生的，从而可以确定奥克洛铀矿中自然钕在核反应开始之前的丰度，进而确定核反应的效果和时间。最后认为由于奥克洛特殊的地质条件导致了从20亿年前开始的天然核反应。

为了做进一步的地质化学调查，奥克洛铀矿的开采在1972年暂停了一段时间。最后在奥克洛发现了14座已经停止了核反应的古反应堆遗址，另外还在奥克洛南边的班贡贝发现了一座。

这些反应堆有没有可能，就是穿越之人所为呢？

除了天然反应堆，还有疑似穿越之人的王莽，传说时代的各种奇珍异兽是否是从未来穿越而来的机器，恐龙的灭绝是否出自于未来人之笔？

总而言之，穿越之后，我们或只能成看客，或只是推动世界发展的工具。

也因此，我们不可能做出改变过去的事情，使得祖母悖论变成只是杞人忧天的想法。

结语

有了多维空间的理论的支持，时间旅行是可行的。然而，可悲的是，即使我们能够时间穿越，我们至于过去依然只是一名看客，或只是一个工具。以行之事，后必再行。未来不能改变过去。

引用文献

【1】桂隆、子焉.超弦与多维空间.知乎.2003.6

【2】 丁金渭.浅议多维空间.知乎.2014.11

【3】 秦建.《复仇者联盟4：终局之战》时间旅行.知乎.2019.6