时间旅行

伤我心太深

UFO中文网讯：据《飞碟探索》杂志报道，人们一直幻想着时间旅行，时间旅行20世纪之前，科学家和哲学家很少研究时间旅行，但现在，时间旅行已成为令人兴奋的深入研究话题。有些研究针对回到过去，有些研究探讨走向未来（当然，回到过去面临的问题较大，因此引起更多关注），还有些人研究时间旅行的逻辑可能性、物理可能性以及技术可行性，比如，最近很火的《星际穿越》。《星际穿越》自诞生之初便备受科幻迷瞩目，被誉为硬科幻的代表作。诺兰联手天体物理学家基普·索恩，将时间变缓、引力效应、五维空间、外星巨浪等元素以超乎想象的形式呈现在巨幅银幕上，神秘莫测的虫洞及黑洞也首次以爱因斯坦广义相对论方程式惊艳现身，展现了科幻迷心中的虫洞景观。那么，《星际穿越》到底够不够硬，物理世界中的时间旅行到底是什么样子的呢？

本期主题有：
什么是时间旅行
物理学上的时间旅行
时间旅行能躲过因果吗？

时间旅行示意图

什么是时间旅行？

时空是比时间和空间更为基本的概念，无论时间还是空间都会像影子一样消失，只有时空的结合才是真实的存在。——闵可夫斯基

在科学领域，不同的宇宙模型和支配宇宙的自然法则意味着时间旅行的不同可能性，因此，随着占据支配地位的宇宙学理论从牛顿的经典理论演化为现代相对论和量子理论，时间旅行理论也发生了根本变化。哲学家很敏锐地注意到，这种新型的物理学对形而上的古老问题产生了一些影响，例如时间的性质、因果关系和个人同一性。围绕这个话题，科学家和哲学家一直进行着富有成效的思想交流，力图在各自的领域解决时间旅行所面临的令人困惑的悖论。

时间旅行示意图

在20世纪，时间旅行一直是科幻小说的重要主题，好的科幻故事往往尊重当代科技的基本知识。因此，我们看到H.G.威尔斯典型的时间旅行故事总是放在牛顿宇宙观的环境之中：三维的欧几里得空间流形沿着无情的时间之箭变化。在20世纪早期至中期，时间旅行的故事发生了变化，加入了爱因斯坦宇宙观的特征：一个可以弯曲的四维时空连续体，其中的时间具有空间维度的特点（即可以有区域变化或扭曲）。再晚一些，时间旅行的故事又增添了量子理论的特色，比如叠加、纠缠之类的现象暗示着平行宇宙、多宇宙、多心灵或多历史的可能性。量子理论的那些似乎反直觉的原则和效应给时间旅行的故事带来了活力，像负能量密度（卡西米尔效应）之类的离奇现象使得本来已经很离奇的时间旅行故事更为奇异。

在这里，我们对时间旅行进行如下区分：有些时间旅行按照已知物理定律的标准可能实现，有些时间旅行超出了这些定律的范围。我们把前者称为自然的时间旅行，因为它利用了时空区域的特征或自然拓扑，比如说《星际穿越》。自然的时间旅行倾向于严格控制时间旅行者的活动，蕴含着巨大的科技难题。后者则被称为威尔斯的时间旅行，时间旅行者享有更大的自由，科技难题也被简单化，但是与已知的物理学相去甚远。例如，在威尔斯的故事中，时间旅行者建造了一台机器，可以带他穿越时间。在他的故事中，时间旅行者的旅程发生在某种非零的持续时间里，同时经过这个世界的另一段不同的非零持续时间，正是这后一个条件使得自然的时间旅行与威尔斯的时间旅行不同。依照我们的物理定律，现实中非零持续时间的旅行是不成立的，威尔斯的时间旅行基于我们的希望或假设，在现今的科学知识范围之外，还有更多的基本定律有待发现。自然的时间旅行故事可以使用已知的物理理论分析其一致性，而威尔斯的时间旅行可以使用逻辑分析其一致性。而且，时间旅行故事发生在常见的哲学问题之中，比如时间、因果关系和个人同一性。

什么是时间旅行？大卫·刘易斯给出了一个标准的定义：当且仅当一个物体在其周围世界测得的出发和到达时间不等于其旅程的持续时间，就发生了时间旅行。这个定义既适用于自然的时间旅行，也适用于威尔斯的时间旅行。比如说，简乘坐飞船出行，飞船上的时钟测得她飞行了1小时，但是她家中的时钟测得她飞行了2小时。假定两个时钟的功能均正常，那么她就经历了时间旅行。在这里，时间旅行者体验到的时间与周围世界所经历的时间不同。

可是，这里所说的“时间”是什么意思？时间旅行中的“旅行”又指什么？虽然有关时间旅行的哲学分析大多关注“时间”这个难题，但是“旅行”的意思是不是也有点含糊呢？我们使用“旅行”这个词，就意味着有两个地点：起点和终点。“我要去摩洛哥”的意思是“我从这儿的起点出发，打算最终到达摩洛哥”。可是当我们说起时间旅行，时间旅行者到底要去哪儿？起点的时间显而易见，可是时间旅行者要到达“哪里”？使用“旅行”这个词是不是为了含糊其辞，把什么时间变成什么地方？我们是怎样构想“什么时间”这个概念的？是当作一个地点、一个场所，还是一个区域？科学本体不同，因之产生的时间旅行观念也就不同;时间的形而上概念不同，对时间旅行的认识也就不同。那么，我们现在就把目标转向哲学中的时间问题。

时间旅行示意图

时间与存在是怎样关联的？对这个形而上的问题，哲学提供了三个基本答案：永恒、或然和当下存在。这些观点的名称标志了时间的本体地位。

永恒论者认为，如果理解正确，时间是第四维，它与空间一起构成现实。所有时间，包括过去、现在和未来，都是实际的时间，就像分布在空间里的所永恒论者认为，如果理解正确，时间是第四维，它与空间一起构成现实。所有时间，包括过去、现在和未来，都是实际的时间，就像分布在空间里的所有点是空间中现实的点一样。我们既然不能认为空间的某一点比其他点“更加”真实，也不能认为时间维度的某一点比其他点“更加”真实。因此，宇宙是一个时空“块”，这个观点的哲学根源至少可以上溯到古希腊哲学家巴门尼德那里。一切即一，所有事物的生、灭、去、来并非真实，而是幻象，过去和未来的物与现在的物从本体地位而言是相同的。因此，目前已死的一只渡渡鸟和目前活着的一只麻雀同样存在，它们与将要孵出的小麻雀一样。从本体来说，已死的渡渡鸟和未生的小麻雀只不过不在我们当下的时空区域而已。在永恒论者眼中，宇宙中物的生命可以用图一说明。

图一表示了物体通过时间在空间的运动（一维）。物理学家眼中的时间与存在的关系和永恒论者一样。在闵可夫斯基图里，对狭义相对论的物体时空世界线做了标准的描绘，占据主导地位的是时空的块观。许多威尔斯的时间旅行故事持永恒论立场，例如，在威尔斯的《时间机器》里，时间旅行者这样解释：“时间和空间三个维度中的任何一维都没有什么不同;要说区别，那就是我们的意识沿时间移动。”永恒论与时间旅行的形而上容易吻合。

第二个观点是或然论，也被称为“生长块”或“生长宇宙”观。或然论者认为，除了未来的状态之外，永恒论者的宇宙图都是正确的。过去和现在是固定现实，而未来只具有可能性。或者更精确地说，一个物的未来有着许多不同的可能性，但只有其中之一会成为该物体的现实。如果说永恒论看上去有些过分确定，消除了不确定性和人的自由选择，那么或然论似乎保留了一些不确定性和自由选择，至少从未来的角度看是这样的。对或然论者来说，现在有着特殊的意义，而这一点是永恒论者所没有的。依据或然论，一个物体的生命可能是图二表示的那样。

这说明物体的世界线仍未固定或完成。应该指出的是，用起点和终点说明时间轴的必要性不应该理解为暗示时间本身有开始和终结。有些威尔斯的时间旅行故事利用或然论，像《回到过去》和《终结者》，暗示我们可以通过时间旅行改变这个世界的历史事件结局，包括自己和未来。

第三个观点是当下存在。当下存在论者认为，只有当下存在的物体才是真的，无论是什么存在，它都存在于当下。过去存在，但现在不再存在;未来将会存在，但是当下还不存在。物体散布于所有空间，但并不存在于所有时间。他们认为时间这个维度和空间的三维不是一回事，永恒论者的块宇宙观以及或然论者的中间论把时间的形而上弄错了。如果永恒论的哲学根源是巴门尼德，那么当下存在论的哲学根源就可以理解为赫拉克里特。唯有当下存在的东西才是现实，只有当下存在才是真的。每个“现在”都是独一无二的，“你不能两次踏入同一条河流，因为新鲜的水在不断地流向你”。依照当下存在论者的观点，物体的生命如图三所示。

许多当下存在论者借助现实世界当下的固有特性来解释时间的持续性，或者说一个时刻与下一个时刻的类时连接（比奇洛）。要想充分描述这个世界的某些固有特性，需要用过去和未来的时态取代这些特性。比如说，我们可以用普通语言说“乔治·华盛顿在福吉谷安营扎寨”。这句话暗示了一个永恒的真理，即500年前真有此事，当时发生时这是真的，现在来说这事是真的，而且到下个月这事也是真的。可是，按照当下存在论来看，只有当下存在的事物才是真的。因此，要想正确理解这个句子的真值，就得把它转换为更原始的形式，其中的时态由一个算子表示。这样一来，当下存在论者就可以把过去的事件和未来的事件作为真值替代当下。这是他们在因果关系和个人同一性等问题上解释时间持续性的基础。

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物理学上的时间旅行

既然在界定时间旅行时使用的“时间”这个词模棱两可，我们可以进一步将外部或物理时间与内部或个人时间区分开来（这仍然是刘易斯的方法）。在普通世界里，外部时间和个人时间相一致;但在时间旅行者的世界里，却不是这样的。因此，有了这两种时间感，我们就可以根据时间旅行者的个人时间不等于外部时间来进一步解释时间旅行的发生。大多数（但不是全部）时间哲学涉及外部时间。为了自然时间旅行的目的，我们需要对外部时间及其如何变化的科学理解。

牛顿宇宙论

牛顿认为，空间、时间和运动是绝对的，即整个宇宙是一个统一的惯性坐标系，时间按照永恒的速度均匀地通过这个坐标系，与任何外部因素无关。在牛顿宇宙中，自然时间旅行是不可能的，空间或时间没有自然时间旅行可以利用的属性或形貌。威尔斯笔下的时间旅行故事，超越了牛顿物理学的界限，是非科学时间旅行的范例。

一些哲学家和科学家反对绝对空间、时间和运动的概念，尤其是莱布尼兹、贝克莱和马赫。马赫驳斥了牛顿的观念，认为时间并没有什么实质性的内容，“我们根本没有能力利用时间测量事物的变化。恰恰相反，时间是一种抽象，只有通过事物的变化我们才能认识它”。对马赫来说，变化比时间更为根本。我们谈论时间“过去”，其实是我们注意到周围的事物在运动和变化，似乎有某种潜在的流动物质，比如说河水，在伴随这些变化发生。我们之所以那样说，只是因为那样说方便而已。我们对时间进行抽象，以便有一种标准的测量工具对变化进行量化。当时，马赫的这些观点对年轻的爱因斯坦产生了很大影响。1905年，爱因斯坦发表了他著名的狭义相对论论文，开始转变我们对空间、时间和运动的理解。

狭义相对论

狭义相对论有两个规定性原则：相对原则和光速的不变性。简单地说，相对原则就是物理定律对任何惯性观察者来说都相同。如果一个观察者的轨迹呈匀速，不受任何力的影响，那么他就是一个惯性观察者。光速的不变性是说所有的惯性观察者测量到的真空中的光速都是3×108米/秒，与他们的速度无关。这个原则隐含在麦克斯韦的电磁学方程式（1873年）里，被迈克尔逊—莫雷干涉仪实验（1887年）证实。

第二个原则深刻地影响了宇宙的模型，光速的常性违背了牛顿物理学。狭义相对论的光速常性取代了牛顿宇宙中时间和距离的常性，空间的间距（像长度）和时间的间距（以及运动）不再是绝对数量。现在，我们不再说一个物体处于一个具体位置而没有一个具体的时间，而是说一个事件，其位置和时间不可分离，我们可以用一个新数量联系两个事件：时空间隔。对任何两个事件来说，其时空间隔对所有惯性观察者来说都是一个绝对数量（即同值）。要想将这个新的量视觉化，就得构建时空图（闵可夫斯基图），图中的事件由其空间位置（通常局限于一维）和时间限定。因此，时空间隔可能是空（与光的轨迹平行，呈45°角）、类空（时间无变化或基本无变化）或类时（空间位置无变化或基本无变化）。

狭义相对论会给时间旅行带来什么样的后果呢？首先，我们没有了同时性的常识概念。比如说，对同一个事件，如果一个观察者的惯性坐标系相对另一个观察者以某种速度移动的惯性坐标系静止不动，那么这个事件就发生在两个不同时间。其次，处于相对静止惯性坐标系的观察者可以确定两个事件同时发生，而处于相对移动惯性坐标系的观察者会认为相同的两件事发生在不同的时间。因此，没有通用的或绝对的外部时间，我们只能说在自己的参照系内的外部时间。如果参照坐标系没有同时性，就意味着我们可能体会到时间膨胀。如果你的参照系以光速的1/n移动，那么你的外部时间就会慢于相对你的固定参照系的外部时间。如果我们想象有人在固定参照系内偷窥你参照系里的时钟，他就会看见你的时钟走得很慢。因此，在狭义相对论中就能找到一种自然时间旅行。比如说，有一名宇航员以接近光速在宇宙中旅行了一定距离，他的个人时间还是同样的速度;当他到达目的地然后返回时，却发现他度过的外部时间相当不同。他认识的人都比他老了许多，甚至已经去世几百或几千年。

这样的故事在物理学意义上符合爱因斯坦的狭义相对论宇宙，可是我们的技术能力还达不到那个水准。然而，这些故事仍是自然时间旅行的范例，符合已知的物理定律，没有例外。但是作为时间旅行故事，要求时间旅行者同时是普通的旅行者，这类自然时间旅行者只能到未来旅行。因此，依照狭义相对论的自然时间旅行的局限过多，远远不是我们通常所说的时间旅行。

另外，还有其他限制，比如说质能当量。这个原理发表在爱因斯坦1905年的第二篇论文里。其意思是，有一种能量，它等于静止粒子的质量。当质能当量与能量守恒定律和谐时，就会发现如果一个质停止存在，其能当量必须以某种形式出现，即质与能可以互换。实际上，只有光子这样的无质物体才能以光速移动，它有动能但没有质能。凡是有质的物体，比如人和飞船，一般而言是不能达到光速的，因为这需要无限量的能。

广义相对论

在狭义相对论中，所有的惯性坐标系都等值，虽然这是有用的近似，但从这里看不出如何对惯性坐标系进行解释。马赫说，质的分布决定着空间和时间。可是，它是如何决定的呢？关于这个问题，爱因斯坦于1916年在他的广义相对论里做了解答。狭义相对论实际上是广义相对论的一个子集。广义相对论考虑到了加速的参照系（即非惯性坐标系），因此，考虑了重力现象。时空的形貌是由质的分布形成的，呈动态，可以弯曲，而质“告诉”时空的某个区域如何弯曲。同理，时空区域由此产生的几何决定着该区域内质的运动。

广义相对论的基本原则是等价原则，即重力和加速度是表示相同现象的两个名称。当我们看到宇航员在地球上空沿轨道飞行时，不能说那是一个没有重力的环境。这是因为他仍然处于地球引力场之内的自由下落状态，但由于在区域惯性坐标系中，所以感觉不到自身质的重量。

广义相对论有一种古怪的效果，即光在接近物体时会弯曲。这看上去似乎有点奇怪，因为我们还记得光是没有质量的。光为什么会受引力的影响？光总是直线运行的，它之所以弯曲，是因为时空几何在任何质量附近都是非欧几里得几何。广义相对论的另一个古怪效果是引力影响时间。想象一个匀速系，比如说引擎燃烧期间的火箭，在广义相对论中，火箭底部或尾部的观察者（取决于你想怎样看它运动）看到的火箭顶端或前部的时钟似乎走得快。根据等效原理，地球海平面上的时钟比珠穆朗玛峰峰顶上的时钟走得慢一点儿，因为距离质中心越远，场的强度就越弱。

广义相对论下的自然时间旅行可能吗？有可能，而且有些故事还相当古怪。虽然大多数时空看上去比较平坦，或者有轻微的起伏轮廓，但是物理学家意识到了一个不同寻常和极度拓扑的时空区域，比如旋转的黑洞。黑洞是恒星完全坍塌时遗留下来的实体，是引力战胜了其他所有的力，这是广义相对论方程式的解决方案预言的。黑洞的奇点产生一个可以越过的圆环或环面，这一点与静态的黑洞不同，静态黑洞的奇点无法穿透。勇敢的宇航员如果能置身于黑洞迅速旋转的中心平面附近（而不掉入其中心），就能享受一次极其不同凡响的时间旅行。在属于自己的短暂一瞬间，这位宇航员会看到黑洞外宇宙的极长的时间跨度，他的时空区域会远离周围宇宙的外部时间，可以想象，他能目睹几千年、几百万年甚至几十亿年的过去。这是一种自然的时间旅行，然而，宇航员（即时间旅行者）的活动受到严重的限制，因为他只能向着未来旅行。

广义相对论的解决方案是否允许旅行到过去呢？允许，但不像旋转的黑洞那样，只是理论上有这样的可能性。

爱因斯坦在普林斯顿的邻居库尔特·哥德尔就研究出了这样一个方案。1949年，哥德尔发现封闭时空的有些世界线能够大幅度弯曲，甚至可以形成一个时空环，他将之称为封闭类时曲线（CTC）。假如你是CTC上的一个物体，你最终会回到你离开的那个时空位置。也就是说，你会回到过去。哥德尔的CTC时空描绘的是一个旋转的宇宙。因此，对CTC来说这是一个极端的例子，并不是一个现实的解决方案，因为目前的宇宙理论认为宇宙是在膨胀，而不是在旋转。

自然时间旅行可以利用的另一类时空区域是虫洞，它能连通两个时间区域和两个空间区域。物理学家基普·索恩推测，如果能够抓住一个带有虫洞入口的黑洞，就可以利用它实现时间旅行，其速度会接近光速。因为时间膨胀，移动的黑洞要比虫洞另一端的静止黑洞老化得慢一些。两个黑洞最终将非同步化，然后存在于不同的外部时间。自然的时间旅行者就能利用这个固定的黑洞，提前几年从他出发时的那个黑洞里出来。如果虫洞自然存在，许多科学家认为它很可能相当不稳定（尤其是考虑到量子效应时），这对我们的时间旅行是很不利的。所以，自然的虫洞需要增加负能量之类的外部因素才能被当作时间机器加以利用。

戈特于1991年提出的另一类CTC使用了两个无限长且极快移动的高密度材料的宇宙弦。原子粗细的两根弦平行反向移动，在相对经过时，会产生严重弯曲的时空，使得时空实现闭合。利用这一特性，自然的时间旅行者在最合适的时刻就可以在两根弦上来回飞行。如果操作得当，他就会提前回到动身的空间点。

上述的CTC拥有一个共同特征，即它们都将CTC描述为业已筑入宇宙的广义相对论的解决方案。自然的时间旅行者必须通过普通的旅行找出这些结构，然后加以利用。然而，截至目前，我们在广义相对论的解决方案中还没有找到类似的CTC演变。不过，人们通常认为存在这样的解决方案，它们需要特别的物理约束，在有限的时空区域内创造一个奇点就是其中之一。进入这个时间旅行的可能区域必须跨越柯西边界，即其内部物理定理未知的奇点沙漏形（两个交叉的宇宙弦）边界。如果能够建造这样一个CTC，第二个约束会限制时间旅行者能够进入的外部时间——CTC创建日之前的时间是旅行无法到达的。

广义相对论下的自然时间旅行面临巨大的技术挑战。前面已经提及的一个难题是稳定性。能量问题也同样严峻，建造并维持可用的虫洞需要奇异量的外来物质（或者类似于大爆炸早期的结构和条件，如负张力边界层、引力真空极化等），宇宙弦需要无限长的超密度物质管道。然而，尽管存在这些技术难题，但自然时间旅行到过去还是符合广义相对论的。

一些物理学家（包括霍金）认识到了沿CTC回到过去的时间旅行的另一个问题：在因果循环内维持物理上的一致性。在这一方面，量子理论的有些解释具有明显的优势。

量子论解释

量子理论的有些方面与时间旅行相关，尤其是量子引力场。大自然的基本力（强核力、电磁力、弱核力及引力）有相对论的量子描述，但将引力和量子理论合并的种种尝试至今仍未成功。在目前的标准原子模型中，所有力都由被称为规范玻色子的虚拟粒子携带。可以说，光子在“真”粒子之间“携带”电磁力，引力子虽然探测不到，但是它“携带”引力。量子理论中引力的这种粒子特性与广义相对论中的几何特性非常不同。调和这两种描述是一个积极的研究领域，许多人希望引力能够像其他基本力那样得到解释。这将最终形成“万有理论”。

科学家对量子理论提出几种解释，其核心问题是纠缠。两个量子系统进入暂时的物理相互作用状态，通过已知力相互影响，然后分离。此时，两个系统不能再用最初交会时的相同方式进行描述。如果使用某种测试设备测量旋转等物理特性，就会发生微状态和宏状态纠缠。按照正统解释，就是状态向量（描述纠缠系统的方程式）降低或从一种重叠跳跃到实际观察到的状态之一。可如果一种纠缠状态“崩溃”会怎么样？正统的解释说不知道，唯一可描述的是观察到的效果，这正是波方程式或状态向量所做的事。

其他解释认为，状态向量根本不会“崩溃”，或者认为状态重叠所有的可能结果都会通过某种方式成为现实。这种多世界版本的解释认为，每个这样的事件发生时，涉及纠缠状态的宇宙会“剥落”形成与该宇宙完全相同的副本。因此，在“崩溃”的任何时刻都会存在两个或更多几乎完全相同的宇宙，可以互见、同样真实，并且随着越来越多的纠缠事件进一步分裂。

许多自然时间旅行故事利用了这些多世界概念。比如在《星际穿越》中，当“永恒”号穿过虫洞，就不必跨越我们宇宙的时空间隔，而是从“我们的”宇宙跳到了另一个宇宙。多世界宇宙中的自然时间旅行者在返程时将进入一个不同的世界历史。这类故事暗示，我们可以通过时间旅行改变历史事件的结局。因此，我们接下来要面对的，是因果关系和个人同一性的许多矛盾。

伤我心太深

时间旅行能躲过因果吗？

时间旅行故事的不一致和不连贯常常源于虚假的因果关系。

假设海洛伊丝是一个时间旅行者，她向过去旅行了80年找到哈罗德，并打了一架，海洛伊丝打掉了哈罗德的一颗牙。顺着海洛伊丝（或哈罗德）的个人时间，这个故事具有一致性，时间旅行的确对这一事件产生不了多少影响。但是，当我们检验这个故事在外部时间上的一致性时，问题就出来了，因为这涉及后发事件对早先事件的影响，颠倒了因果关系。事件的发展通常是前行，所以要与80年前的哈罗德联系到一起，就需要对相关事件的连通性和连贯性来一个分裂，允许插入一个后发事件，即海洛伊丝的时间旅行。海洛伊丝的活动从她的个人时间来看有着因果关系上的持续性，从外部时间来看却没有。

祖孙悖论

海洛伊丝瞧不起她的爷爷。她杀人放火，参加了各种各样的战斗技术训练。尽管她一心想谋杀自己的爷爷，时间却不利于她，因为她的爷爷在30年前就已经去世。犯罪调查人员会说，她有犯罪的动机和手段，但缺少机会。也就是说，她只有意外得到一台时间机器才能实现她的愿望。现在，海洛伊丝有了如愿以偿的机会。她在机器上进行了必要的设置，回到80年前。她下了时间机器，开始偷偷接近她的爷爷……我们在这一点上稍事停留：如果海洛伊丝杀了她的爷爷，她就阻止了她爷爷生儿育女的可能。这就意味着不会有海洛伊丝的爸爸，因此也不会有海洛伊丝。可是，如果她根本不存在，那她怎么能回到过去？这就是著名的祖孙悖论。现在，我们考虑一下她即将要干的事，然后再看下一步会怎样。

首先，让我们假设多世界假说是对宇宙正确的描述，这样就避免了这个悖论。如果海洛伊丝在她的爸爸还没有被怀上之前成功地刺杀了她的爷爷，那么世界的状态就包含海洛伊丝的心理、肉体、环境所涉及的事件的量子纠缠。因此，一旦她成功地刺杀了她的爷爷（或者在她动手之前通过意念将其致死），这一刻的宇宙就会分裂为两个，从而不会产生外部时间的因果持续悖论，因果关系在不同宇宙将事件联系起来并且没有任何不一致之处。但是，这个量子论解释把因果悖论换成了个人同一性悖论。

下一步，让我们假设目前还没有多世界量子论解释，海洛伊丝能杀了她的爷爷吗？大卫·刘易斯有一句名言：在某种意义上说，能;在另一种意义上说，不能。说她能杀了她的爷爷，指的是她具有这个能力、意愿和机会;说她不能谋杀她的爷爷，是因为已经过去的外部时间不再能分开。

这与斯蒂芬·霍金的观点也有联系。按照霍金的时序保护猜想，物理定律会防止祖孙悖论之类的宏观矛盾。“时序保护社”解决诸如真空飘移或虚粒子之类的事件，防止CTC的发生。如果霍金的说法成立，也有多世界量子论解释，那么时间旅行到过去还有可能吗？霍金关于一致历史的观点把我们带到了因果悖论的特殊案例：因果循环。

因果循环

因果循环是一个首尾相接的原因链：因为A所以B，因为B所以C……所以X，因为X所以A，因为A所以B，直至无穷。涉及回到过去的自然时间旅行是否都包含因果循环？这是争论的一个焦点。我们已经看到，当不同寻常的宇宙结构负向弯曲时空时，就会产生因果循环。

少女詹尼弗的卧室里突然出现了一个老太婆，向她讲述了一些秘密，这些事只有詹尼弗才知道。老太婆说服她当一名职业的网球运动员。詹尼弗按老太婆告诉她的去做，打了一辈子网球，很成功，也很幸福。一天，她得到一台时间机器，决定利用它回到过去，想让自己的少年时代更加幸福。詹尼弗回到过去，站在了小时候的自己面前。她开始讲述自己为人所不知的天赋和职业网球生涯的光辉前程。谈话结束时，她激活了时间机器，回到她出发的时间。这则故事包含在一个因果循环里（见下表）。在C处故事分裂，因果循环沿着C1继续发展。在C2处，詹尼弗的世界线在因果循环事件之外继续发展。

A：詹尼弗（少年）的卧室里突然出现了詹尼弗（老年）

B：少年詹尼弗和老年詹尼弗聊网球

C1：少年詹尼弗说再见

C2：老年詹尼弗说再见

D1：少年詹尼弗成熟，网球生涯成功

D2：老年詹尼弗回到自己的原始时间

E：詹尼弗得到一台时间机器

F：詹尼弗利用时间机器向过去旅行

A：詹尼弗（少年）的卧室里来了詹尼弗（老年）

B：……

在这则故事中，有些事件没有开始，也没有结束。故事的问题出在哪里？其因果顺序的每一刻都可以用以前的事件加以解释，可是“詹尼弗的网球生涯将会成功”这一事实最先来自何处（或何时）？因果顺序的每个部分虽然都能说得通，可是因果循环作为一个整体令人吃惊，因为它包含了无中生有的信息。像这样没有原因的原因是否可能，这是有争议的。有些哲学家（如梅勒）认为，因果循环的时间旅行不可能，因为因果循环本身就不可能。他们认为，时间和因果关系必须方向相同。另一些哲学家（如霍维奇）认为，因果循环虽然并非不可能，但非常令人难以置信，因此时空不允许时间旅行者回到“本地”的过去（比如一个人自己的生活，因为这需要奇异量的能量）。还有一些哲学家（如刘易斯）认为因果循环是可能的，因为有些事件，比如大爆炸可以引入无中生有的信息，至少看起来没有原因。

霍金认为，运用CTC的因果循环故事就像祖孙悖论的故事。逆向的因果关系虽然从逻辑上说是有可能的，但是从物理学上来讲是不可能的，“时序保护社”会积极预防它们的发生。在封闭时空里，对物体来说，CTC的柯西边界是到达类时世界线的一个无法通过的障碍。如果时间旅行者能够旅行到过去，则无论这个过去是否包含他们年轻的自我，他们都不能与过去的事件相互作用。

如果因果循环可能的话，这些时间旅行者就可以与过去的事件相互作用，但是只能一致。也就是说，只能保持过去已确定的事件。或许我们可以称其为CTC的最高指导原则。就像其他没有原因的原因难题一样，因果循环是哲学思想在因果关系方面表现出的无法说明的问题。此外，像詹尼弗之类的因果循环故事还会引起另一个问题，即个人同一性。

伤我心太深

老年詹尼弗在时间上旅行到过去与年轻时的自己聊天。那么在A这个时间点上，是有两个詹尼弗还是一个？同一性理论涉及试图展示心理状态与肉体状态之间关系的身心关系，比如试图描述并解释心理与大脑之间的关系（如果存在这种关系的话）。对刘易斯来说，身心区别很关键，它可以解释像詹尼弗这样的时间旅行者为什么是一个人，即使她旅行到过去跟年轻时的自己聊天。我们的认知随着因果关系的连续性而改变，这些心理变化发生在个人时间里。为了日常目的，我们可以忽略个人时间与外部时间的区别，认为个人时间和外部时间同时发生。但是，对像詹尼弗这样的时间旅行者来说，同一性只能通过旅行者的个人时间来维持，她们的心理状态和别人的心理状态一样，在个人时间的任意点上继续，后来的心理状态不会造成早先的心理状态。

因此，针对詹尼弗这个案例，可以说在她生命事件的A时刻只有一个人，即使从外部视觉上，也可以说在这一时刻她有两个不同肉体。刘易斯的“你能”和“你不能”在意义上的区别在个人同一性这个话题上终结。从个人时间的意义上说，詹尼弗是感知别人的一个人（可以从年轻詹尼弗的角度出发，也可以从老年詹尼弗的角度出发）。老年詹尼弗突然出现在少年詹尼弗面前肯定奇怪，但在时间旅行故事里，这是可以解释的。无论如何，在她的个人时间里，她感知的因果连续性是一致的，因此心理状态也是一致的。

从外部时间的意义上讲，从周围世界的视角来看，在A点上有两个詹尼弗。少年詹尼弗的心理状态与老年詹尼弗肯定不同。但是，这些心理状态、詹尼弗生命的这些阶段不是同一阶段的副本，而是个人时间的两个时刻在外部时间上的重叠。那么，可以说有两个她吗？刘易斯认为不可以。像詹尼弗这样的时间旅行案例，她的人生阶段的分布方式不是通过她的外部时间持续向前排列的，她的个人时间却是。在旁观者看来，这个时间旅行者遇到少年的自己是两个不同的人，但对詹尼弗来说，实际上只有一个人。

物体如何在时间上持续通过是哲学上耐久与持久争论的话题。耐久论者认为，物体在一定时间区段的每个时刻全部存在;持久论者认为，物体在一定时间区段的每个时刻只是暂时的部分存在，因此整个物体的同一性是该物体在寿命期内那些暂时部分之和。想让耐久论者相信詹尼弗的故事似乎是不可能的，因为她必须整体存在于两个不同的空间位置上才行。耐久论者要想回避这个问题，就必须区别个人时间和外部时间。如果詹尼弗“同时”在不同的空间位置整体存在，指的是哪一种时间？我们指的是外部时间。耐久论者会说她个人时间的两个不同时间阶段正好重合，因为她是外部时间的某个时刻在不同空间位置上的时间旅行者。

在解释时间旅行故事中个人同一性的问题上，持久论者似乎更容易一些。既然一个人在外部时间的每一时刻只是部分存在，我们就很容易想象不同的时间部分会巧合，但是我们仍然需要求助于个人时间与外部时间的区别。在她的生命时间上，少年詹尼弗和老年詹尼弗的相遇和对话是部分元素，与其他许多元素一起形成了完整的詹妮弗。

个人同一性在多世界假说中尤为麻烦。试想海洛伊丝的案例：按照多世界假说，她在时间上旅行到过去，但是这样做她会跳入另一个宇宙。她想杀了她的爷爷，这没问题，因为她杀的不是“她的”爷爷，更确切地说，不是她时间旅行前所知道的那个爷爷。海洛伊丝自身也会分裂为两个不同的人。她旅行到过去之后不管干什么都与另一个宇宙的历史一致，但“海洛伊丝或她的爷爷到底何人”这个问题就变得更为复杂。如果我们认为她在不同宇宙里的行为在物理上有区别，那就更成问题。海洛伊丝是她在多世界出现的总和吗？或者海洛伊丝的每次出现都是一个独特的个人？