图9-17时间机器的伪证.docx

图9-17时间机器的伪证 9.3.2 非自越界的未来 时间机器（也被称为时间隧道）一旦存在，就会产生一系列因果问题。一个常见的问题是，“如果我回到血口，我的母亲和我在出生前杀死了我的母亲，还有我吗？既然没有我，我怎么能杀死我的母亲？”这可以被称为对母亲的否定。由于这一论点也包括人们的“自由意志”和道德伦理，因此讨论相当困难。美国德克萨斯州大学的物理教授佩勒斯基提出了一个相似但狭窄的问题。（图9-17）：一台台（白色）根据适当的位置和速度从孔n进入虫洞，并从孔m恢复（图中描述的灰色）。孔的离开时间比洞的离开时间早（例如，在插入孔之前和之前）。他在孔前（年轻时）攻击她，改变了她的运动方向，因此她无法到达孔n。因此，从孔中飞出来攻击她。这与挨家挨户的矛盾相同。它们回到了过去，改变了历史，给结果带来了困难。 从4维观点看来, 时间旅行者的世界线是一条闭合的类时曲线, 即图9-16的rphhapos;qr.通常时空中的类时线当然不是闭合的, 它总是从过去走向未来.图9-16是索恩挖空心思地构造的时空 (但原则上可能存在) , 其中竟然存在闭合类时线.弑母悖论的提出反映这样一种信念:闭合类时线的存在使人们可以改变过去 (改变历史) , 从而带来因果性的严重疑难.然而许多物理学家认为并非如此.弑母 (台球) 悖论只是人们想象的一个非自洽过程, 它的成因是没有考虑到“未来”对“过去”同样会产生影响. (事实上, 闭合类时线上任何两点中之一点都可以认为另一点在自己的未来, 因而可以影响对方.) 许多物理学家相信任何物理过程在逻辑上一定是自洽的, 相信所有过程都遵守如下原理: 自洽性原理 (Principle of self-consistency) 闭合类时线上任意两个事件都以自洽的方式互相影响 (一定能自动调整到这种方式) :每个事件只发生一次, 而且不会被改变. 只要接受这一原理, 就可断定: (1) 图9-17的非自洽台球运动不可能发生; (2) 在相同的台球初值 (初位置和初速度) 下应该存在自洽解.果然, 约定台球做低速运动, 利用牛顿力学 (非相对论力学) 的能量和动量守恒定律, 索恩的两个博士生通过计算的确找到了初值与图9-17相同的自洽解, 而且共找到两个, 分别示于图9-18的 (a) 和 (b) .此二图与图9-17的关键区别在于, 图9-17的两球相碰是强烈的正面碰撞, 它明显改变较年轻台球的轨道并使之不能进洞;而图9-18的碰撞对较年轻台球的轨道只起到“微扰”作用.例如, 在图9-18 (a) 中, 白色台球在行进过程中忽然遇到从洞口M飞出的灰色台球, 灰球只是从白球的左后边缘轻轻擦过, 白球仍可 (沿着稍微改变了的轨道、以稍微不同的速率) 到达洞口N, 当它穿过虫洞并从洞口M复出 (成为灰球) 时, 位置和方向与图9-17相较稍有不同, 正是这种稍微的不同保证它只是从较年轻的自己 (白球) 的左后边缘轻轻地擦过 (详细计算见文献) .这显然是个自洽的运动过程. 物理学家诺维科夫讨论了某些更为复杂的非自洽过程, 下面是其中一例.一根Y形管以图9-19 (a) 的方式与虫洞的两个洞口相连, 管的内壁理想光滑, 使管内的活塞得以无摩擦地运动.活塞从某一初值出发沿路径α和αapos;到达洞口N, 穿过虫洞后从洞口M复出并回到过去, 继续沿路径β运动并赶在较年轻的自己到达前占领接头J, 挡住较年轻自己的去路, 使之不能到达洞口N.这显然也是个非自洽过程.但诺维科夫用计算证明的确存在初值相同的自洽解, 物理图象见图9-19 (b) :活塞沿路径α走到接头J时恰与从洞口M出来的较老的自己的前端相接触, 由于受到较老活塞前端的摩擦而略有减速, 以这个较小的速率走过αapos;, 从N进洞再从M复出.由于速率略小, 它不能抢先挡住较年轻自己的去路, 只能用前端与它的侧面接触.这显然是个自洽的运动过程. 再来回顾台球悖论.刚才讲过, 在相同的台球初值下不但存在非自洽解, 而且存在两个自洽解.我们当然摒弃非自洽解, 但两个自洽解的存在又提出了新的问题.台球运动速率很低, 牛顿力学当然适用.在牛顿力学中存在着初值决定论(1), 即牛顿运动方程满足初值的解是唯一的.然而现在却有两个满足相同初值的自洽解.自然要问:给定初值后, 台球到底按哪个解运动?这是在承认存在时间机器之后所遇到的崭新问题.更糟的是, 索恩等后来发现台球的同一初值竟允许无限多个自洽解, 图9-20就是简单例子.该图的5个分图代表台球在同一初值下的5种自洽运动过程, 其中图 (a) 不必解释, 对图 (b) 说明如下:台球在向上走到M、N连线时被从洞口M飞出的、较老的自己碰撞并到达洞口N, 穿越虫洞后从洞口M飞出并把较年轻的自己撞到洞口N.对图 (c) 、 (d) 则可用如下方