第270章 快子（一）
一个以87%光速运动的物体，也就是β≈0.87，其运动方向上的长度会收缩一半，时钟也会慢一半；
而以97%光速运动的物体，长度会收缩到四分之一，时间也会慢到四分之一。
这分别对应γ=2和γ=4的情况，用这个数值思考会更简单。
在这张表格里，我按β值选出了对应的γ。随着γ增大，时间变慢得越来越厉害，达到该速度所需的能量也急剧上升。
你可以看到，你永远无法真正达到β=1，也就是光速，除非γ是无穷大——这意味着任何有静质量的物体，要达到光速都需要无穷大的能量。
而要把任何有静质量的物体加速到**超光速**，当然需要比无穷大更多的能量——这基本是个无意义的概念。
当然，如果某个物体一开始就以超光速运动，比如我们说的快子，它们就不需要无穷大的能量来达到这个速度。
就像光子不需要无穷大的能量就能以光速运动一样，因为它们没有静质量。
这就是**虚质量**发挥作用的地方。如果你代入一个大于1的β值，比如1.41，那么β²=2，1−2=−1。
现在我们又遇到问题了，因为负数的平方根没有实数解。
这就是勒内·笛卡尔提出“虚数”的原因——我思故我在。我们把i定义为虚数单位，i乘以自身等于−1。
希望你已经对此有所了解，因为我不想花时间再详细讲解。
不过现在一切都通顺了。你可能不知道1/i等于−i，所以当我们得到1/i时，可以直接替换成−i，
这样就得到了负虚数γ和负虚数质量。我们通常不在意那个负号，也很少提及，以免和**负质量**混淆——
我们讲到阿尔库维耶雷曲速引擎和稳定虫洞时，会大量讨论负质量。所以我们一般只说**虚质量**。
虚数总让人觉得别扭，尤其是在物理学里——和数学不同，物理本该只研究现实。
但虚数在物理学中出现得非常频繁，甚至三角学里也有，只是我们通常把它藏起来了。
而且虚质量并不只存在于快子这种如今不太受关注的假想粒子中。
快子场、希格斯玻色子也会用到虚质量。我们在宇宙学里还会用到**虚时间**。
从概念上讲，解释快子如何让时间倒流最简单的方法是：
想想看，速度越接近光速，时间越慢；达到光速时，时间静止；而**超过光速后，时间就开始倒流**。
快子是第四类粒子：**任何超光速运动的物质**。
在这个语境下，我们不把它假定为像电子那样的单一粒子。
我们还有：
- 光速粒子：任何无静质量的粒子，比如光子或胶子，以光速运动，内部时间为零；
- 慢子：慢子/迟子。
“快子”一词来自希腊语，意为“快速”；“迟子”来自拉丁语，意为“缓慢”；而“慢子”来自希腊语，意为“缓慢”。
所以“慢子”可能更规范，但两种叫法都不影响理解。慢子/迟子就是**任何有静质量的普通物质**。
快子的应用显而易见：如果你能产生快子，就能把它们发送到过去的某个地点被接收，造出**时间旅行电话**或**时间无线电**；
理论上也可以用它把人送回过去，或者送杀人机器人回去。
快子在20世纪60年代初首次被提出，当时被称为“元粒子”，不久后改名。
它在70年代的科幻小说中多次出现，但我所知它首次在影视剧中出现，是在《神秘博士》的《休闲蜂巢》一集中。
它会频繁出现，因为**超光速运动几乎必然伴随时间倒流**的情况并不多。
时间旅行及其悖论常常让人头疼，大概是因为科幻作品里的用法总让它显得不太合理。
但今天我们会试着把它讲清楚，免去头疼。
好了，关于快子就讲到这里。它们只是时间旅行的一种载体，而且作为假想粒子，我们没有任何证据证明它们存在。
它们可能根本不存在，就算存在，我们也完全不知道该如何探测。
那我们接着讲时间旅行。
幸运的是，这个话题你很可能已经有所了解。
时间悖论有两个经典例子：**祖父悖论**和**因果循环悖论**。
还有其他一些，但通常只是换个名字，或者是形式不同而非本质不同的变体。
祖父悖论：你回到过去，阻止你的祖父母相遇，导致你根本不会出生，
从而让你无法回到过去阻止这件事——问题就此被“抹去”。
按照时间线或多世界理论，这会产生不同的结果，我们稍后会讲到。
因果循环悖论是悖论的另一种形式。顾名思义，**结果先于原因**，有点像“先有鸡还是先有蛋”。
一个事件引发另一个事件，而后者又反过来引发最初的事件，形成因果闭环。
举个例子：邪恶的人工智能“天网”与人类抵抗军交战，
发现抵抗军领袖是导致己方失利的关键因素，于是推断：如果这位领袖从未存在，抵抗军就不会存在，或者不堪一击。
所以它派机器人回到过去，刺杀这位领袖的母亲，以阻止他出生。
抵抗军领袖派自己人回去保护母亲，而这个人最终成了他的父亲，
还把母亲卷入一堆麻烦里，她生下的孩子正是那个能力超群的抵抗军领袖。
这就导致天网做出了正确推断：从一开始就除掉他才是明智之举。
在祖父悖论里，你不会回到过去刺杀希特勒，因为一旦刺杀成功，你就失去了回到过去刺杀他的动机。
在因果循环悖论里，就是“鸡生蛋、蛋生鸡”的逻辑：你的时间旅行本身，导致了你进行时间旅行的理由。
天网认定必须回到过去除掉约翰·康纳，而不是现在，因为他让抵抗军变得极其危险；
但之所以如此，正是因为那次刺杀未遂，让他提前获得情报并接受训练，变得强大。
这就是因果循环也被称为**逆因果**、**自举悖论**或**自我实现预言**的原因。
接下来我们要讲量子力学。
量子力学对看似随机的量子现象有多种诠释，你最熟悉的两种是：**哥本哈根诠释**和**多世界诠释**。
我们其实没有办法检验哪种正确（或者都不正确），因为所有诠释都旨在匹配观测结果。
哥本哈根诠释用薛定谔的猫举例：猫在被观察前，同时处于既死又活的状态。
我更愿意把它想象成一枚旋转的硬币，同时既是正面又是反面，直到你抓住它。
而且我觉得旋转的硬币更能代表“未确定状态”的概念。
多世界诠释则认为，事件会分裂出两个不同的现实：一个猫活着，一个猫死了；或者一个正面，一个反面。
结果其实已经确定，你只是无法预测自己身处哪个宇宙，但盒子里的状态或硬币的正反面已经定了，你只需要查看。
在多世界诠释里，时间旅行基本不会产生问题。如果你跳回过去，只是分裂出一条新的时间线。
事实上，到现在为止，现实已经分裂出无数分支——因为量子随机效应，你所在时间线上的各种原子，
可能在某个分支里聚合成一个蓝色警用电话亭，一位先生刚走出来，还带着详细但虚假的时间旅行记忆。
这就是量子力学里的“任意事件”：任何一个原子都有有限概率变成另一种原子，
两个原子在同一时间同一地点发生这种变化的概率更小，
而大量原子同时发生这种变化，凭空出现某个宏观物体——比如一颗独立包装的糖果，或是一个带着完全随机记忆的人——的概率虽小，但依然有限。
所以在多世界里，早就存在这样的分支：有人真的出现，坚信自己进行了时间旅行，尽管他五秒前才刚存在。
这个概念只是**玻尔兹曼大脑**的延伸：在一个真正随机的系统里，任何可能存在的状态最终都会出现，
这可能包括一个拥有维持生存所需一切的大脑（比如一具身体），以及虚假记忆，
让这个个体和其他人都以为它之前就存在。我们讨论模拟假说时，会从另一个角度探讨这个概念。
不过无论如何，在多世界诠释里，**真正的时间旅行在理论上是可行的**，
因为只要你跳到的不是自己原本的过去或未来，就完全不会产生悖论。
两个现实的差异可能小到微不足道：比如地球上某块铀原子在你原本的世界里五秒前衰变成钍和氦，
而在你要跳去的未来或过去里，它没有衰变；又或者尤利乌斯·凯撒出生时，某个铀原子后来才衰变，
除此之外，所有事件几乎完全一样。你改变的不是自己的过去或未来，所以你的行为不会制造悖论。
你甚至不一定需要在时间上移动——平行现实的时间流速可能只是稍快或稍慢，
你踏入的地方和原本几乎一模一样，只是时间上稍早或稍晚。
在多世界诠释里，有点绕的问题是：去往这些其他世界，到底算不算真正的时间旅行？
但从实用角度看，当然算。
当然，你在这种设定下依然可以制造因果循环，不过更好的理解方式是“链式复制”：
你拿到时间机器或平行世界跳跃装置，等新闻报道某地发现大金矿、某块地超便宜，或是某项新技术问世这类比彩票更靠谱的事件，
然后跳回稍早一点的时间，把信息交给平行世界里的自己，他立刻行动，
你则留在原地融入近乎相同的环境，靠着先知变得非常富有。
他再遇到下一个量子副本，做同样的交易，如此重复，直到某个微小差异打破链条，链式复制终止。
这不是传统意义上“鸡生蛋”的因果循环，因为它有明确的起点和终点。
哥本哈根诠释认为，我们的猫或硬币同时处于两种状态，而观测行为本身并不禁止平行时间线或平行宇宙——它只是不需要这些概念。
毕竟，除了我们自己的宇宙，还有无数种可能存在其他空间的方式。
比如其他超光速概念，可能涉及进入一个平行宇宙——其中有对应我们宇宙的部分，但空间更小，或是光速更高，
在里面快速穿行，直到到达对应位置，再跳回我们的宇宙。
但在哥本哈根诠释里，这些平行现实并非必需，我们可以假定只有一条单一时间线。
多世界诠释有一个常见的质疑（虽然并不正确）：
这些不断分支的新现实，等于无中生有出全新宇宙，违背能量守恒定律，或者说“无中生有”。
但考虑到我们自己的宇宙本身就被认为是“无中生有”，这应该不算大问题。
不过在多世界诠释（或其某些变体）里，通常假定这些平行宇宙**本来就一直存在**，
涵盖所有可能的过去，而不只是所有可能的未来。
多种不同的事态可以导向完全相同的最终结果——这个概念和我们下一个主题相关，
即便假定不存在平行时间线，它依然成立。
在哥本哈根诠释的框架下，不存在平行时间线、平行现实，或者就算存在也无法触及，
这时就有一个概念叫**诺维科夫自洽性原则**。
提出该原则的伊戈尔·诺维科夫认为，**时间悖论不可能发生**。
爱因斯坦广义相对论场方程的某些解允许时间旅行与悖论存在，
而诺维科夫主张：任何会引发悖论或改变过去的事件，其发生概率**必然为零**。
这本身并不禁止时间旅行，它只是认为：任何时间旅行都必须不产生悖论，否则发生概率低到近乎不可能。
诺维科夫的观点是：无论时间旅行是否可能，你都无法做出任何会导致悖论的事。
从概念上讲，别把它想象成某个“时间守护者”跳出来阻止你，
而是：当你做出可能引发悖论的选择时，现实会重置到你尚未做出该选择的状态，不断循环，直到你选择一条不会引发悖论的路径。
因为在哥本哈根诠释里，总有某个随机量子事件的概率会放大到宏观层面，
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