解決這些悖論有三種方法。第一種，或許你在回到過去的時候只是簡單地重複歷史，因此就使過去實現了。這樣的話，你就不具有自由意志。你被迫如已經記錄的那樣完成過去。這樣，如果你回到過去，將時間旅行的秘密告訴了年輕的自己，那麼事情就是註定要如此發生的。時間旅行的秘密來自未來。這是命運（但這沒有告訴我們最初的想法來自哪裡）。

時間旅行提出了各種問題，既有技術性的也有社會性的。拉瑞·戴維爾（Larry Dwyer）提出了倫理、法律和道德上的議題，他記錄道：「一個揮拳毆打年輕的自己（或者情況相反）的時間旅行者應該被控襲擊嗎？謀殺他人後逃回過去尋求庇護的時間旅行者應當在過去為他在未來所犯下的罪行受審嗎？如果他在過去結了婚，他應當為重婚受審嗎？即使他的另一個妻子在差不多接下來5000年裡都不會出生。」

如果身處第二個房間內，你可以立即穿過蟲洞到達第一個房間，那裡的時間比較早。這樣你就回到了過去。

「多世界」概念解決了時間旅行的至少一個主要問題。對物理學家來說，時間旅行（除找到負能量之外）所受到的最大非議在於輻射效應會逐漸增強，最後要麼你在進入機器的瞬間被殺死，要麼蟲洞在你身上崩塌。輻射效應會增強是因為任何進入時間之門的輻射都會被送回過去，它最後會在宇宙中遊盪，直至它到達現在，隨後再次落入蟲洞，由於輻射能無數次進出蟲洞入口，蟲洞內部的輻射能強到不可思議——強烈得足以殺死你，但是「多世界」解釋解決了這個問題。如果輻射進入時間機器，並且被送往過去，那麼它會進入一個新的宇宙，它無法一次、一次又一次地重複進入時間機器。這明確地意味著有無數個宇宙，每個宇宙一個循環，每個循環只有一道輻射，而不是無限量的輻射。

然而，令人宭迫的是，無論物理學家們多麼努力地嘗試都無法找出一條不允許時間旅行的定律。看起來時間旅行似乎符合已知的物理定律。由於無法找出任何禁止時間旅行的物理定律，霍金最近改變了主意。他說的「時間旅行或許可行，但是它不實際」，在倫敦的報紙上被大肆報道。

在此之後，時間旅行已經成為科幻作品的常見特色，從《星艦迷航》到《回到未來》。在《超人I》中，當超人得知路易斯·萊恩（Lois Lane）已經死去后，他不顧一切地決定讓時光倒流，他讓自己繞著地球極速飛行，比光速更快，直到時間本身倒轉。地球減慢速度，停止，最終向著相反的方向自轉，直到地球上所有的鍾都向後倒走。洪水迅速後退，破裂的大堤奇迹般地自我修復，路易斯·萊恩從死亡的國度回來了。

如果我們能夠回到過去，歷史就不可能寫就了。一旦歷史學家記錄了過去的歷史，就有人可以回到過去並改寫它。時間機器不但會使歷史學家失業，還能使我們隨心所欲地更改時間的進程。例如，我們回到恐龍的時代，並且偶然地踩到了某個碰巧是我們祖先的哺乳動物，或許我們會意外地消滅整個人類。當來自未來的遊客攪黃歷史事件，並且嘗試尋找最佳拍照角度的時候，歷史將成為一部沒完沒了、顛三倒四的《巨蟒小組》（Monty Python）劇集。

在小說《亞努斯方程》（Janus Equation）中，作者https://read.99csw.comG.斯普瑞爾（G.Spruill）探索了一個時間旅行引起的令人痛心的問題。在這個故事中，一位以發現時間旅行為目標的傑出數學家遇見了一位不尋常的美麗女子，他們成了情侶，儘管他對她的過去一無所知。他開始對調査她的真實身份興緻勃勃。最終，他發現她曾經接受過整容手術改變自己的容貌，並且曾經做過變性手術。最後，他發現「她」其實是一位來自未來的時間旅行者，「她」其實就是他自己，但來自未來。這意味著他和自己做了愛。令人好奇的是，如果他們生育了一個孩子會怎樣呢？如果這個孩子回到了過去，長大后成了故事開頭的數學家，那麼成為自己的母親和父親和兒子和女兒就是可能的了？

因此，能將我們帶到未來的時間機器符合愛因斯坦的狹義相對論。但是回到過去呢？

布朗博士略微澄清了這一問題。他走向黑板，畫了一條水平線，代表我們的宇宙的時間軸。隨後他又畫了第二條線，從第一條線分叉出來，代表當你改變過去時一個打開的平行宇宙。這樣，毎當我們回到時間的河流中，河流就會分叉為兩股，一根時間軸變成兩根時間軸，或者它被稱作「多世界」（many worlds）方法，我們將在下一章中進行討論。

由於時間旅行的原理與關於蟲洞的物理聯繫極為緊密，時間旅行似乎符合「二等不可思議」的要求。

連査爾斯·狄更斯（Charles Dickens）1843年的小說《聖誕頌歌》（A Christmas Carol）也是某種意義上的時間旅行故事，因為埃比尼澤·斯克魯奇（Ebenezer Scrooge）被帶到了過去和未來，目睹了從前的世界和他死後的世界。

另一種時間機器包括一個旋轉的宇宙。1949年，數學家科特·哥德爾發現了第一個包含時間旅行的愛因斯坦方程的解。假如宇宙旋轉的話，那麼如果你在宇宙中以足夠快的速度移動，你或許會發現自己身處過去，並且到達了自己出發之前的時間。因此，一次環繞宇宙的旅行也是一次回到過去的旅行。當天文學家們拜訪高級研究所的時候，哥德爾常會問他們是否找到了宇宙在旋轉的證據，當他們告訴他有清楚的證據表明宇宙在膨脹，但是宇宙的凈轉動可能是零，他很失望（否則，時間旅行或許會很平常，歷史會像我們所了解的那樣崩潰）。

從科學的角度來看，時間旅行在牛頓的宇宙中是不可能的。在牛頓的宇宙中，時間被視作一支箭，一旦射出就永遠不能向後折回，地球上的一秒鐘在整個宇宙中都是一秒鐘，這一構想被愛因斯坦推翻，他證明時間更像是一條蜿蜒過宇宙的河流，在恆星和星系中蛇形而過時其流速會加快或減慢，因此，地球上的一秒鐘並不是絕對的，當我們在宇宙各處旅行時，時間各不相同。

因此，理解時間旅行的關鍵在於理解關於視界的物理，只有一種萬物至理才能解釋它。這就是為什麼如今的大多數物理學家認同明確解決時間旅行問題的唯一方法就是提出一種引力和時空的完整理論。

萬物至理會聯合宇宙的四種力，並且使我們能夠估計出當我們進入一台時間機器時會發生的情況。只有一種萬物至理才能成功計算出一個蟲洞所製造的全部輻射效應，並且肯定地解決當我們進入時間機器時蟲洞的穩定性問題。即便如此，我們可能還必須等上幾個世紀甚至更久，才能等到一台機器來測試這些理論。

但最尖銳的問題或許是由時間旅行引起的邏輯悖論。比如，如果我們在自己出生之前殺死了自己的父母會怎樣？這在邏輯上是不可能的，它有時被稱為「祖父悖論」（grandfather paradox）。

但是，去未來的時間旅行是可能的，並且已經被用實驗證明了數百萬次。《時間機器》的主人公去往遙遠未來的旅程其實在物理學上是可能的。比如說，如果一位宇航員以接近光read.99csw.com速的速度移動，假定他會花費1分鐘到達最近的恆星，地球上的時間已經流逝了4年，但是對他而言僅僅過去了1分鐘，因為火箭內部時間會減速流逝。因此，根據地球上已經經歷的，他就已經旅行到了未來的4年之後（我們的宇航員每次進入太空時其實都短暫地進入了未來。當他們在地球上空以每小時18000英里的速度移動時，他們的時鐘比地球上的時鐘走得稍稍慢一點。因此，在國際空間站執行1年的任務之後，他們返回地球時其實進入了不到1秒之後的未來。進入未來的世界紀錄目前由俄羅斯宇航員瑟傑·阿達耶夫［Sergei Avdeyev］保持，他在太空中渡過了748天，並因此到達了0.02秒之後的未來）。

1990年，霍金讀了同事的一篇論文，那上面提出了一種類型的時間機器，他立刻產生了懷疑。他的習慣告訴他，時間旅行是不可能的，因為不存在來自未來的旅行者。如果時間旅行就如星期天在公園裡野餐一樣常見，那麼來自未來的時間旅行者應當會舉著相機糾纏我們，要求我們為他們的相片集擺姿勢。

時間是宇宙中最大的謎團之一。我們都被時間的河流推動前行，有違自己的意願。大約在公元前400年，聖奧古斯丁（Saint Augustine）就時間自相矛盾的本質進行了廣泛的寫作：「當過去不再是過去，而未來尚未成為未來，過去和未來怎能成真？至於現在，如果永遠處於現在，而永不向前使之成為過去，那它就不再是時間，而成為永恆。」如果我們將聖奧古斯丁的邏輯推進一步，我們會發現時間不可能是真實的。因為過去已經流逝，未來尚不存在，而現在只能存在片刻。（聖奧古斯丁因此對於時間將如何影響上帝提出了意味深長的神學疑問。「如果上帝是萬能的」，他寫道，「那麼他受到時間流逝的約束嗎？換句話說，上帝會像我們凡人一樣，由於害怕赴約遲到而不得不匆忙趕路嗎？」聖奧古斯丁最後得出結論，上帝是萬能的，因而不可能被時間所支配，並且因此必須是存在於「時間之外」。儘管存在於時間之外的概念似乎很荒謬，但它卻是現代物理學中反覆出現的構想，正如我們將看到的那樣。）

就像聖奧古斯丁那樣，我們都在某個時候對於時間的古怪本質以及它如何區別於空間感到好奇。如果我們可以在空間中前後運動，為什麼在時間中不能呢？我們也都想知道在我們壽命結束后的年月，未來會是什麼面貌。人類的生命有限，但我們對在自己離去後會發生什麼卻又極為好奇。

如今他幾乎完全癱瘓在輪椅中，通過眼睛的活動與外界交流。然而，儘管身患難以忍受的殘疾，他仍舊能開玩笑、寫論文、作演講，並且參加論戰。他依靠移動雙眼就比那些能夠完全控制自己軀體的整隊科學家更多產（他在劍橋大學的同事，女王任命的皇家天文學家馬丁·瑞斯爵士曾經向我吐露，霍金的殘疾的確妨礙了他進行保持自己研究領域內頂尖地位所需要的單調計算。因此，他轉而集中精力提出新穎的思想，而不是完成困難的運算，這可以由他的學生來做）。

這樣的故事還有很多。1838年的匿名寫作的短篇小說《誤車：時光倒錯》（Missing One』s Coach : An Anachronism）內容是關於一個等候馬車的人突然發現自己身處1000年前。他遇見一位來自古老隱修院的僧侶，並且試著向對方解說在之後1000年中歷史將會如何發展，然後，他發現自己如先前一般被不可思議地送回了當前，不同的是他已經錯過了馬車。

儘管我們進行時間旅行的渴望或許就如人類歷史一樣古老，但似乎首篇關於時何旅行的故事是在1733年由塞繆爾·麥登（Samuel Madden）所寫的《20世紀read.99csw.com大事記》（Memoirs of the Twentieth Century），關於一位來自1997年的天使跨越了250年到了過去，目的是將描述未來世界的文件交給一位英國大使。

在1997年，當三位物理學家證明霍金禁止時間旅行的方案有先天缺陷時，這一討論有點被解釋清楚了。伯納德·凱（Bernard Kay）、馬瑞克·萊迪茲科斯基（Marek Radzikowski）和羅伯特·沃爾德（Robert Wald）證明，時間旅行符合所有已知的物理定律，除了一處。在時間中旅行時，所有可能出現的問題都集中在視界上（位置靠近蟲洞的入口）。但是視界恰好位於我們預計愛因斯坦理論失靈、而量子理論開始生效的位置。問題在於，每當我們試圖計算進入一台時間機器時的輻射效應，我們都不得不使用一種將愛因斯坦廣義相對論和輻射的量子理論相結合的理論。但是，每當我們天真地試圖結合這兩種理論，得到的理論都是毫無意義的：它產生一系列無限的答案，而這些答案沒有意義。

時間旅行一度被認為是邊緣科學，突然間卻成了理論物理學家們的遊樂場。加州理工學院的物理學家基普·索恩寫道：「時間旅行曾經僅僅是科幻作家們的領地。嚴肅的科學家對其像躲避瘟疫一般唯恐避之不及——哪怕是在用筆名寫小說或是私下裡閱讀的時候。時代真是變了！現在能夠在嚴肅科學期刊上發現關於時間旅行的學術性分析，出自著名的理論物理學家之手……為什麼會發生這樣的改變？因為我們物理學家已經意識到時間的本質是一個極為重要的議題，不能僅僅被遺落在科幻作家手中。」

這表示所有的時間旅行悖論都可以解決。如果你在自己出生前殺死了自己的父母，這僅僅表示你殺死了某兩個在基因上與你父母完全相同的人，並與你的父母有著相同的記憶和性格，伹他們不是你真正的父母。

第一種時間機器包含了一個蟲洞。愛因斯坦方程有許多解連接了空間中兩個相距遙遠的點。但是由於空間和時間在愛因斯坦的理論中密不可分地相互糾結，這同一個蟲洞也可以連接時間中的兩個點。掉入蟲洞，你可以（至少在數學上）遊歷到過去。可以想象，你隨後能夠回到開始的那一刻，並且遇到離去之前的你自己。但是，正如我們在之前的章節中所提到的，穿過一個黑洞中心的蟲洞是一次單程旅行。如物理學家理查德·戈特（Richard Gott）所說的：「我不認為一個人在黑洞中回到過去的時光會存在什麼疑問，問題是他是否還能重新出現，誇耀他的經歷。」

這一方案面臨難以克服的問題。蟲洞可能會很小，比一個原子還小得多。金屬板可能必須向內收緊到普朗克長度的距離，以製造足夠的負能量。最後，你只能夠回到時間機器被製造的時間點。在那之前，兩個房間的時間流逝速度是相同的。

第二種可能在影片《終結者3》（Terminator 3）中獲得了探索。影片中阿諾德·施瓦辛格（Arnold Schwarzenegger）扮演一個來自未來的機器人。在那裡，兇殘的機器人已經接管了一切。寥寥無幾的倖存人類像動物一般被機器窮追不捨，由一位偉大的領袖領導，機器人無法殺死他。機器人對此深感不滿，派出一系列機器人殺手回到偉大領袖出生之前，去殺死他的母親。但是，在史詩般的戰鬥之後，人類文明最終在電影末尾被摧毀了，就如它命中注定的那樣。

在美國文學中，時間旅行首次出現在馬克·吐溫1889年的小說《亞瑟王朝廷上的康涅狄格美國佬》（A Connecticut Yankeein King Arthurｒｅａd•９９csｗ.cｏｍ』s Court）中。一位19世紀的美國佬被拖回了時間之中，最後出現在公元前528年亞瑟王的朝廷上。他被投入牢獄，即將被綁在火刑柱上燒死，但他隨機宣布他有將太陽抹去的能力，因為他知道就在那一天會發生一次日食。當太陽被遮蔽，暴民們大為驚恐，同意釋放他，並向他承諾好處，作為將太陽歸還的交換。

正如所料，ALS慢慢使他的手、腿和聲帶癱瘓，但速度比醫生最初預計的慢得多。因此，他已經經歷了許多普通人的人生重大事件，成為三個孩子的父親（他現在是一位祖父了），在1991年與第一任妻子離婚，四年後娶了他的語音合成器製造者的妻子，並在2006年申請與第二任妻子離婚。在2007年，他登上噴氣飛機進行無重力飛行，實現畢生心愿的消息被大為宣揚。他的下一目標是升入太空。

最近的時間旅行例子由普林斯頓的理査德·戈特在1991年發現。他的解是以發現巨大的宇宙弦（可能是最初的大爆炸的殘存物）為根據的。他假設有兩根大型宇宙弦幾乎要相撞。如果快速繞這兩根快要相撞的宇宙弦移動，你將回到過去。這種類型的時間機器優勢在於不需要無限長的圓柱、旋轉的宇宙或者黑洞（然而，這一方案的問題在於必須先找到漂浮於太空中的巨大宇宙弦，隨後使它們以精確的方式相撞。回到過去的可能性只能持續一段短暫的時間），戈特說：「一根收縮迴路大到需要你用上一年，繞它一圈的弦質量-能量必須超過整個星系的一半。」

《回到未來》探索了第三種方式。布朗（Brown）博士發明了一輛以鈈為燃料的德羅寧（DeLorean）汽車，它其實是一台可以回到過去的時間機器。邁克爾·福克斯（Michael J.Fox）（飾演馬蒂·麥克弗萊）進入了機器，並且回到過去，遇見了自己青少年時期的母親，隨後他們墜入了愛河。這提出了一個難題：如果馬蒂·麥克弗萊的母親拒絕了他的父親，那麼他們就不會結婚，而邁克爾·J.福克斯扮演的角色將永遠不會出生。

但是首部嚴肅嘗試時間旅行的小說是H.G.威爾斯的經典之作《時間機器》（The Time Machine），在小說中主人公被送到了幾百年後的未來。在那遙遠的未來，人類本身由於基因分成了兩個種族《險惡的莫洛克斯（Moorlocks），他們維護著沾滿污垢的地下機器；以及百無一用的、孩子氣的艾洛伊（Eloi），他們在地上世界跳舞，永遠都意識不到自己可怕的命運（被莫洛克斯吃掉）。

第三，如果你繞著一根無限長的、旋轉的圓柱走，你可能同樣會發現自己回到了自己離開之前（這個解是由W.J.范斯托克姆［W.J. van Stockum］在1936年發現的，早於哥德爾的時間旅行解，但范斯托克姆看來沒有意識到他的解允許時間旅行）。既然如此，如果你在五月節繞著一根旋轉的五月柱跳舞，你或許會發現自己身處四月（然而，這一方案的問題在於圓柱必須是無限長的，並且旋轉的非常快，以致於大多數材料會被飛甩出去）。

就像我早先探討的那樣，根據愛因斯坦的狹義相對論，火箭移動越快，它內部的時間流逝越慢。科幻作家們推測，如果能打破光障就能回到過去。但這是不可能的，因為要達到光速必須具有無窮大的質量，光速是所有火箭的終極障礙。《星艦迷航IV:搶救未來》中，「企業號」的船員劫持了一艘克林貢宇宙飛船，並且用它繞著太陽轉圈飛行，就像個彈弓一樣打破了光障，到達了20世紀60年代的舊金山。但這違反了物理定律。

—個可穿越蟲洞時間機器將由兩個房間組成，每個房間由兩個分開一小段距離的同心球體組成。使外側的球體向內聚爆，兩個球體會製造卡西米爾九-九-藏-書效應，並因此產生負能量。假設一個III型文明能夠將這兩個房間用一個蟲洞連接起來（可能從時空泡沫中獲取一個）。隨後，將第一個房間以近光速送入太空。那個房間里的時間會減慢，這樣兩個時鐘就不再同步了。兩個房間內的時間以不同的速度流逝，而它們由一個蟲洞相連。

第三，宇宙分裂為兩個宇宙。在其中一條時間軸上，你殺死的人僅僅是看上去像你的父母，但他們不是你的父母，因為你正處於一個平行宇宙中。最後的這種方式似乎是唯一符合量子理論的，如同我將在後一章討論多元宇宙的時候所提到的那樣。

所有這些混亂與興奮的原因是，愛因斯坦的方程允許很多種時間機器存在（然而，它們是否能經得起量子理論的挑戰仍不確定）。在愛因斯坦的理論中，事實上我們常常遇到某種叫「封閉式類時間曲線」（closed time-like curves）的東西，它是允許回到過去的時間旅行路徑的專業術語。如果我們沿著一條封閉式類時間曲線的路徑前進，我們將踏上一次旅程，並且回到我們出發之前的時間里來。

第二種，你具有自由意志，因此你可以改變過去，但在一定限度之內。你的自由意志無法製造出時間悖論。每當你試著在自己出生前殺死自己的父母，就會有一股神秘的力量阻止你達到目的。這種方式被俄羅斯物理學家伊戈爾·諾維科夫（Igor Novikov）大為提倡（他辯稱，有一條物理定律使我們無法在天花板上行走，儘管我們或許想這麼做。因此，或許有一條物理定律使我們無法在自己出生前殺死自己的父母。某條古怪的定律妨礙我們達到目的）。

但是，時間機器最有前景的方案是前一章中提到過的「可穿越的蟲洞」，一個時空中的洞，在其中人可以自由地在時間中前進和後退。理論上說，可穿越蟲洞不僅能提供超光速旅行，還可以提供時間旅行。可穿越蟲洞的關鍵是負能量。

霍金還向全世界的物理學家提出了一項挑戰。他宣布，應當有一條定律使時間旅行不可能實現，他提出了「時序保護猜想」以從物理定律上禁止時間旅行，以「為歷史學們保障歷史的安全」。

但當他熬過了最初的震驚，他有生以來第一次集中了精神。他意識到自己沒有多長時間可以活了，開始猛攻廣義相對論中某些最困難的問題。在20世紀70年代早期，他發表了一系列里程碑式的論文，證明愛因斯坦理論中的「奇點」（singularity，在這個位置引力場變得無窮大，比如黑洞的中心和在宇宙大爆炸的瞬間）是相對論不可或缺的一部分，並且無法輕易摒除（就像愛因斯坦所認為的那樣）。在1974年，霍金還證明了黑洞並不完全是黑的，而是逐漸放射出輻射，現在這被稱為「霍金輻射」，因為輻射連黑洞的引力場都能穿透。這篇論文是量子理論在相對論上的第一次重要應用，並且是他最著名的研究成果。

或許在黑洞和時間機器的密集數學方程方面最為聞名的人是宇宙學家史蒂芬·霍金。不同於其他早早就以數學物理受人注目的學習相對論的學生，霍金年輕時其實不是個優秀的學生。他顯然極為聰明，但他的老師們常常會注意到他沒有將精力集中在學習上，並且從來不發揮他的全部潛力。但是轉折點在1962年到來了，在從牛津畢業后，他開始注意到ALS（肌萎縮側索硬化症，amyotrophic lateral sclerosis，又稱葛雷克氏症）的癥狀。他被自己患有這一運動神經元上的不治之症的消息驚呆了，這病將剝奪他的所有運動功能，並可能很快致他死命。最初這一消息令他極為難過，如果自己無論如何都會很快死去，獲得PHD學位又有何用呢？

這是一種萬物至理開始起作用的位置。困擾物理學家的穿越蟲洞旅行的一切問題（比如，蟲洞的穩定性、可能殺死人的輻射以及進入蟲洞時蟲洞會閉合）都集中於視界，那正是愛因斯坦理論失去意義的地方。