科学上，穿越到底能不能说得通？

穿越，始终是一个经久不衰的话题，虽然这段时间没有以前流行穿越剧时间段那么火了，但是，讨论的人依旧还有很多。有不少人始终坚信：穿越是真实存在的物理现象，你看当初爱因斯坦爱大叔，不就是证明了一个“虫洞”存在吗？说不定哪天咱就碰到一个虫洞，然后通过它穿越时空回到清朝，把那个乾隆还是雍正搞下来，咱们也当回皇帝，娶个后宫成群……先打住！讲到这里，我们先打住一下对穿越的遐想，回到咱们今天的主题来：科学上，穿越到底行得通不？有没有什么物理解释能完美的把穿越给说明白喽？

有些人可能会问了，为什么又要说“完美”呢？爱大叔不是早就证明了虫洞吗？其实，只要接触过一点点和科学相关的人都会知道，证明完虫洞没用，穿越还是会带来一个大问题：“悖论”。最有名的悖论当属外祖母悖论：如果有人穿越回去，把自己的外祖母在过去时杀死，那他还存在吗？如果不存在，那又是谁杀的？无论怎么讲，逻辑都不通了。

SO，在物理学上究竟有没有可能用一种逻辑通的方法解释得了“穿越”现象？要了解这个问题，咱先来看一个东西：量子力学的退相干理论。这个东西，或许能解决“穿越时空”所带来的一切难题。

先说说，啥是退相干

退相干理论，是量子力学当中的一个基本理论，大致的内容为：倘若存在一个连续分布叠加的量子波函数概率幅，就会产生相干性。而后，这个相干性的波函数概率幅，在经过观测后，会导致其瞬间退变为离散分布于某一特定点的狄拉克δ函数。

当你看完这段话后，我相信你马上会嚷嚷起来：你这个作者啊，故意刁难人是不是哇！整一些稀奇古怪的名词凑成一句，咱们看不懂啊！别着急，接下来，我就要讲讲这个退相干究竟是个什么意思。事实上，本人曾在尾猿会专栏发表过的一篇文章里，就有讲过这个退相干和穿越之间的联系，不过当时讲的也不太全面。如今咱再在这里来讲讲。

大家知道，咱们的宇宙是由两种东西构成：物质，还有能量。姑且先抛开暗物质和暗能量（因为物理学家根本不知道那是啥玩意），咱们的物质构成，称为粒子，咱们的能量构成，称为量子。量子力学就是这两种粒子的全部运动描述理论。在量子力学当中，无论是量子，还是粒子，都具有一种奇特的特性，我们称之为“波粒二象性”。这个特性讲的是什么呢？无论是量子还是粒子哇，他们都是以波动的方式，运动的！这个波，学名叫做德布罗意波，又叫物质波，是一个叫德布罗意的物理学家在1924年提出来的。

提出了德布罗意波之后，期初这个物理学家只是参考了一些实验数据和光的“波粒二象性”，整合出来的一个物理学理论，但是令人没有想到的是，这个德布罗意波竟然在日后成为了著名的物理理论之一，原因是因为，后来有人将其和量子力学的不确定性完美结合了在一起，用它来表述量子的运动方程。不确定性可是量子力学的主心骨之一，这个原理认为，一切的粒子（量子）都是具有多个不确定的值的，你永远不可能测量到它的精准物理共轭量。简单来说，德布罗意波不是我们讲的普通的波，而是描述粒子在某一空间内出现的概率的波动，也成为几率波。

既然是描述粒子几率的，那么肯定要有个波动函数，这就是我们称之为“波函数”的东西。接下来，重点来了。

当年，在物质波、不确定性这些理论相继被提出来之后，物理学家在物理研究过程中突然发现一个很奇妙的现象：如果一个任意粒子，没人去观察它的话，那么，它的波函数（波运动的方程）的一种叫本征态的东西，将会变成无穷多。只有在观测到它的时候，才会瞬间跳跃到其中一个本征态，这在量子力学里被称之为量子退相干，过去也叫“波函数坍塌”。

还是听不懂？简单来说，本征态就是指这个粒子任何可能的状态，比如它可能在厨房，也可能在厕所。没人观测的它的时候，它出现在哪都有可能，有人观测它的时候，它就在其中一个可能（例如一个房屋内）内确定了下来！由于任何物质都是粒子构成，所以讲得通俗一点就是，如果全宇宙没人看月亮，月亮有可能是不存在的。只有当一个人看到的那一刹那，月亮才在某个地方确定下来。稍微了解过物理学的，都知道“薛定谔的猫”，那只小猫的两种状态（死或活）就是猫的两种“本征态”。

那讲了这么多，读者恐怕有点着急了：赖仲达你丫还不讲这个跟穿越有毛线关系！现在，我马上要讲了，请大家拿好瓜子！

与穿越有什么联系

如果大家看过某些穿越剧，可能会注意到这样一个细节：不少剧中的人都认为，某些重大历史不能改变，一旦改变可能会引起“某种问题”。例如在英剧《DOCTOR WHO》当中，重大或者确定的历史事件，被称为“定点”，改变它甚至会引起时空崩溃。而剧中这些个概念，在物理学上还真的可以解释：为什么这些历史事件不能改变？原因很简单，就是我上面所讲述的退相干：这些历史事件已经被观测过了，它所在时空的波函数，已经坍塌到了一个确定的“本征态”，而不是几个本征态“想干”在一起。简单来说，未观测情形下，物质拥有N种可能，观测后，物质只剩下一个可能；同样，历史重大事件被观测之后，在那一个时间点上，只剩下1种可能（本征态）。

如果你穿越回过去，在那个时间点上，就多了一个“观察者”，就会造成第二个可能（本征态）出现，例如开国大典照片上出现了一个飞碟，而当年所有人都观测到，没有这只飞碟，所以穿越会导致开国大典出现“有飞碟又没有飞碟”的情况。可以说：如果真能穿越，在同一时刻你会观测到两种不同的本征态，例如你同时观测到一只猫又死又活。这是违反量子法则的。

而后，用这个概念来解释穿越，就不会再发生悖论了：

假定有人穿越回过去，在自己外祖父小的时候杀死了自己的外祖父。首先。在准备穿越之前，他的状态是“活着的”，也就是说这个人本征态是“活”。那么就会有一个因果关系，由于这个人活着，这个人肯定是由他母亲生出，他母亲是由她父母（这人的外祖父母）生出，所以，如果活着，意味着这个人的母亲在出生之前，外祖父必然活着。这相当于，他间接观测到了，这个人“活”，意味着外祖父小时候的本征态已经坍塌确定为“活”。然后呢，他穿越到外祖父小时候，又杀死了外祖父，此时他外祖父的本征态就变成了“死”，这样，在同一时刻内（外祖父小时候），这个人观测到了外祖父“又死又活”，违反了量子法则，所以这次穿越无法真实生效。

如果真的生效了，哪又会如何呢？在物理上找不到一个确定的解决方案。但是我们可以推理一下：两种不同的可能，例如又死又活，同时被人观测到叠加在一起，这是不可能的，但是如果没人观测，这就变得可能了（参考薛定谔的猫）。所以，如果真有这种叠加现象发生，那么现象所牵扯到的一切事件，或许都将变成“没人观测”的情况，有可能就全部彻底消失了。

本文转自“尾猿会网”，作者/赖仲达，转载需注明来源和作者。