穿越一直是類型電影、小說和電視節目的主要內容，從《回到未來》中的青少年喜劇狂歡，到雷布拉德伯裡的短篇小說《雷霆之聲》中的沉思冥想，它無所不在。這些故事通常圍繞著時間旅行的一個特定方面展開，即時間旅行者改變過去事件的可能後果，導致他們回到未來時出現噩夢般的場景，影響他們回到過去的能力。
這種被稱為「祖父悖論」的困境概括了哲學家和物理學家對時間旅行的主要反對意見，即可能違反因果關係。同時穿越本身仍在純投機領域，可能的結果違反因果關係的原理和本質如何阻止他們，是激烈辯論的主題領域之外的通俗等哲學家和物理學家史蒂芬·霍金推測可能的解決方案。量子力學的「多元世界」解釋是否可能拯救一個倒黴的時間旅行者？
什麼是「祖父悖論」?為什麼如此令人擔憂？
祖父悖論提出一個假設的情況下，一個穿越時空的人回到過去只是無意中引發一個事件，導致穿越時空沒有存在，使他們的旅程成為不可能的事。這一矛盾的產生是因為，如果時間旅行者從未存在過，他們怎麼可能穿越到過去犯下弒父罪呢？因此，時間旅行的概念本身似乎就提出了違反因果關係的可能性，即因果關係必須總是先於結果。
考慮到這一點，讓我們想像一個場景，一個有天賦的年輕發明家，馬蒂，在2018年創造了一個時間機器。由於馬蒂從未見過他的祖父，他決定前往過去見他的族長。經過仔細的研究，馬蒂發現了他的祖父1963年11月23日的確切位置。他進入他的機器，開始他的過去之旅。
不幸的是，馬蒂是一個非常誠實的人，當我們說他確切地發現了他祖父的下落時，這一點也不誇張。馬蒂正好落在他祖父的位置，結果可想而知。經過快速的DNA測試以確定這就是他的祖父，馬蒂耐心地等待著他的失蹤。
馬蒂困境的解決方案？
物理學家和哲學家已經對這個悖論提出了幾種解決方案。諾維科夫先生自洽性原則，也被稱為奈文守恆定律的歷史，由俄羅斯物理學家伊戈爾諾維科夫先生在1970年代末建議使用測地線來描述時間的曲率。這些封閉的類時曲線(CTCs)可以防止發生在同一條曲線上的任何因果關聯事件。這也表明時間旅行只可能發生在這些ctc存在的區域，比如Kip Thorne和他的同事在1988年的論文《蟲洞、時間機器和弱能量條件》中推測的蟲洞存在的地方。這些事件將是周期性和自洽的。這強烈地暗示，時間旅行者將無法改變過去，無論這意味著他們受到身體上的阻礙，還是他們實際上缺乏選擇改變過去的能力。所以，不管馬蒂怎麼努力，他都不能把他的機器停在那個確切的地點，即使他想要殺死他的祖父。
加州理工學院的學生費爾南多·埃切維裡亞、貢納爾·克林克海默以及物理學家基普·索恩(Kip Thorne)在一篇論文中進一步擴展了這一想法。論文設想，將一個撞球通過蟲洞扔到過去，其軌跡會干擾球進入蟲洞。他們認為，蟲洞的物理特性會改變球的軌跡，使其不受自身幹擾，或者實際的幹擾是導致球首先進入蟲洞的原因。
因此，根據諾維科夫的理論，時間旅行者所採取的任何行動都只是已經存在的歷史的一部分，而觀察者被所謂的柯西視界所禁止看到這些事件。
回到2018年，我們的英雄馬蒂發現他的家不見了，所有的痕跡都消失了。閱讀諾維科夫的理論，並與比拉德的球交叉，他詛咒宇宙缺乏行動。在這一點上，他意識到也許宇宙並沒有幹涉，因為需要進行一些其他的糾正行動。受撞球對撞的啟發，他衝向自己的時間機器，決心用它來把早期的自己撞出軌道，拯救自己的未來……
在你看來，諾維科夫的解決方案可能有些武斷，因為它肯定需要存在多種目前物理學所不知道的機制，足以永久地鈍化奧卡姆剃刀。正是因為這個原因，它是一個祖父悖論的解決方案，而這個悖論通常被科學界所拒絕。廣義相對論領域的研究人員、物理學家馬特維瑟表示，諾維科夫自洽原則「太過特殊」，無法被接受為因果關係的拯救。
祖父悖論是建立在由其他理論或學科引入的物理學已有方面的基礎上的，還有比這更節約的解決方案嗎？
碰巧，量子物理學的一個眾所周知的方面提供了這樣一個解決方案：量子力學的「多世界」解釋。
休·埃弗雷特三世在20世紀50年代首次提出了量子力學的「多世界」解釋，以解決雙縫實驗中證明的波函數崩潰問題。
雙縫實驗的基本圖。
在兩個狹縫之外的屏幕上，單獨發射出來的電子開始形成獨特的幹涉圖樣當電子在運動時，它可以被描述為一個波函數，其通過狹縫S1或狹縫S2的概率是有限的。當電子出現在屏幕上時，它並沒有像波那樣被摸過。它被分解成一個粒子狀的點。我們稱這種波函數的崩潰為波的行為已經消失，這是所謂的量子力學哥本哈根解釋的一個關鍵因素。但問題仍然存在，為什麼波函數會崩潰？
埃弗雷特問了一個不同的問題。波函數會崩潰嗎？
他設想了這樣一種情況：波函數沒有崩潰，而是繼續呈指數增長。以至於最終整個宇宙只被兩種可能狀態中的一種所包圍。一個粒子通過S1的「世界」，一個粒子通過S2的「世界」。埃弗雷特還表示，所有量子事件都將發生相同的狀態「分裂」，不同的狀態疊加在不同的世界中會產生不同的結果。波函數對我們來說就像坍塌了一樣因為我們佔據了其中一個被禁止相互作用的世界。
這意味著1963年馬蒂回來的時候，他不再屬於他所來自的世界，我們稱之為世界1。相反，他創造並佔領了一個新世界。當他在時間裡旅行時，他沿著這個世界的時間軸旅行。他從來沒有在這個世界上存在過，事實上他並沒有殺死他的祖父。他的祖父安然無恙地生活在1963年的第一世界。
如果應用量子力學的「多世界」解釋，馬蒂的旅程梗概。試圖向後旅行會導致世界線向下「跳躍」所以當Marty回到過去試圖拯救他的世界時，他無意中創造了另一個狀態，一個世界3。這個世界可能在幾乎所有可以想像的方面與世界1相似，但是根據解釋的應用，由於一個事件，它是不一樣的。1963年11月23日，兩臺時光機相撞。
如果馬蒂試圖回到1963年去糾正最初的幹擾，他只會創造另一個國家。世界3事實是，如果這是祖父悖論的正確答案，那麼馬蒂就永遠不會回到世界1。疊加的世界不能相互作用，這是「多世界」解釋的本質。馬蒂可以「向下」移動，因為正是他在特定時刻的存在創造了這個世界。非交互意味著不管他採取什麼措施，每次他回到過去，他都會創造一個新的狀態，然後跳向那個狀態，然後只能在那條線上向前移動。馬蒂，在他的世界1的某個地方，那個有創造力的年輕人有一天消失了，再也沒有回來。
結論
當然，這些都不可能讓時間旅行成為可能。愛因斯坦的狹義相對論和對質量物體速度的限制嚴重限制了這種可能性。但它提供了一個有趣的邏輯難題。具有諷刺意味的是，祖父悖論最合理的解決方案可能來自於物理學中唯一一個創造了更多奇幻故事和冒險的概念，即多重宇宙的概念，即使在這種情況下，宇宙是共存於狀態的非相互作用的假設中。
「多元世界」的解釋暗示了幾乎無限可能的世界，甚至是一個你決定留鬍子變成惡魔的地方。有趣的是，這個應用程式還回答了關於時間旅行的另一個常見難題。如果這種技術真能從瘋狂的猜測變成現實，那麼時間旅行者在哪裡呢?他們為什麼不來我們這兒討論他們的奇妙發現呢?答案可能是，我們生活在一個時間機器註定要被製造出來的原始世界裡。這樣的發明家和乘客只是消失在他們自己創造的其他世界裡。對我們來說，時間機器的發明只是眾多正在消失的物理學家的標誌。