大学生的非凡论文：提出新的数学模型 论证时间旅行的可行性

昆士兰大学的一位大学生和他的指导老师，在最近发表的论文中，提出了一个新的数学模型，从理论上证明，时间旅行是可能的。

时间旅行，英文：time travel，或称时空穿梭、时空旅行、时光旅行、穿越时空等，泛指事物由某一时间点移至另一时间点，类似在空间中的移动，前往未来，或是回到过去，这在哲学和科幻作品中是广为人知的悖论。

根据目前的物理学，无法确定是否可能进行回到过去的回溯时间旅行；而在相对论的架构下，朝向未来的时间旅行已被透彻了解，且是经过大量观测的现象。然而，现今的科技无法让一物相对于另一物的时间超越或延迟超过几毫秒。至于回溯的时间旅行，找到允许这件事的广义相对论解不是不可能，但符合该解的条件可能在物理上无法达成。理论物理学对时空旅行的支持非常有限，通常只牵涉到量子力学或虫洞。

一个名叫热尔曼·托巴（Germain Tobar）的昆士兰大学四年级大学生，在他的导师、物理学家、法比奥·科斯塔（Fabio Costa）的指导下，一直在研究时间旅行的课题。

托巴表示：“经典动力学表明，如果知道特定时间的系统状态，就可以告诉我们该系统的整个历史。”“这具有广泛的应用范围，从允许将火箭发送到其他行星，以及对流体的流动进行建模。

“例如，如果知道物体在重力作用下的当前位置和速度，可以随时计算它的位置。

“不过，爱因斯坦的广义相对论理论预言了时间旅行的存在，理论上，事件既可以在过去也可以在未来发生，理论上将动力学研究推到了顶端。”

如图所示具有过去和未来边界的时空局部区域i，边界不包含类似时间的片段，区域中的本地操作由函数fi表示，该函数将包含过去边界上的物理自由度的输入状态ai映射到包含未来边界上的物理自由度的输出状态xi。

科斯塔说，“如果可以兼顾传统动力学和爱因斯坦相对论的统一理论，这将是物理学中一件神奇的事情。但是，目前的科学认为，两种理论对时间旅行都不成立。

“作为物理学家，我们想了解宇宙的最基本的基本定律，多年来，我一直在思考动力学科学如何与爱因斯坦的预言相吻合。”“我想知道：“时间旅行在数学上是否可能？”

托巴和科斯塔在论文中指出，他们已经找到了一种新的数学方法，科斯塔认为，这些新的数学计算方法可能会对科学的发展产生令人着迷的影响。

如图所示过程函数w，可用于对不同的本地时空区域，与包含闭合的类似时间的曲线的交互进行建模。每个区域的输入对其他区域的输出的不平凡的依赖关系，意味着过程功能只能在存在包含闭合的类似时间的曲线的情况下出现。

科斯塔表示：“通过数学论证结果表明，结果就是科幻小说中的内容。”

“假设您及时旅行试图阻止新冠病毒的零号患者暴露于该病毒。但是，如果您阻止该人被感染，那将消除您回头并阻止大流行的动机。

“这是一个悖论，这种矛盾常常使人们认为时间旅行不可能在我们的宇宙中发生。

“有些物理学家说这是可能的，但从逻辑上讲，这是很难接受的，因为那会影响我们采取任何任意行动的自由。

“这意味着你可以旅行，但是你不能做任何会引起悖论的事情。”

但他们的工作表明，这两个条件都不是必须的，事件有可能进行自我调整，使其与时间旅行者所做的任何动作在逻辑上保持一致。

如图所示因果过程功能的物理实现的空间图。以虫洞时空为例，度量标准在所有地方都为闵可夫斯基空间，除了八个圆柱区域，虫洞的“嘴”在空间截面中显示为球形，其为黑色圆圈。过程函数w的属性确保对于本地操作的每种选择，都存在针对所考虑的世界线的每个点上是否存在球的唯一解决方案。

托巴解释说：“譬如对于在冠状病毒中的零号患者，可以尝试阻止零号患者被感染，但是这样做可以捕获病毒，使其他人成为零号患者。”

“无论做什么，重要事件都会在周围重新进行校准。

“这意味着，不管采取何种行动，病毒流行都会发生。

“尝试制造一个悖论，事件将始终自行调整，以避免任何不一致。

论文最后指出：“我们已经证明，在经典框架中，存在多种场景、多个观察者可以在没有因果关系的情况下进行交流。我们的结果是在一个抽象框架中得出的，该框架不依赖于动力学或时空几何的细节。”

“我们发现的一系列数学过程表明，在我们的宇宙中，具有自由意志的时间旅行在逻辑上是可能的，而没有任何悖论。”

该研究结果论文，题为：“具有闭合类似时间曲线和选择自由的可逆动力学”，发表在最近一期的《经典和量子引力》杂志上。

参考文章：“Reversible dynamics with closed time-like curves and freedom of choice”出版刊物：《Classical and Quantum Gravity》DOI：10.1088/1361-6382/aba4bc量子认知 | 简介科学新知识，敬请热心来关注