第270章 快子（一）
一個以87%光速運動的物體，也就是β≈0.87，其運動方向上的長度會收縮一半，時鐘也會慢一半；
而以97%光速運動的物體，長度會收縮到四分之一，時間也會慢到四分之一。
這分別對應γ=2和γ=4的情況，用這個數值思考會更簡單。
在這張表格里，我按β值選出了對應的γ。隨著γ增大，時間變慢得越來越厲害，達到該速度所需的能量也急劇上升。
你可以看到，你永遠無法真正達到β=1，也就是光速，除非γ是無窮大——這意味著任何有靜質量的物體，要達到光速都需要無窮大的能量。
而要把任何有靜質量的物體加速到**超光速**，當然需要比無窮大更多的能量——這基本是個無意義的概念。
當然，如果某個物體一開始就以超光速運動，比如我們說的快子，它們就不需要無窮大的能量來達到這個速度。
就像光子不需要無窮大的能量就能以光速運動一樣，因為它們沒有靜質量。
這就是**虛質量**發揮作用的地方。如果你代入一個大於1的β值，比如1.41，那麼β²=2，1−2=−1。
現在我們又遇到問題了，因為負數的平方根沒有實數解。
這就是勒內·笛卡爾提出「虛數」的原因——我思故我在。我們把i定義為虛數單位，i乘以自身等於−1。
希望你已經對此有所了解，因為我不想花時間再詳細講解。
不過現在一切都通順了。你可能不知道1/i等於−i，所以當我們得到1/i時，可以直接替換成−i，
這樣就得到了負虛數γ和負虛數質量。我們通常不在意那個負號，也很少提及，以免和**負質量**混淆——
我們講到阿爾庫維耶雷曲速引擎和穩定蟲洞時，會大量討論負質量。所以我們一般只說**虛質量**。
虛數總讓人覺得彆扭，尤其是在物理學裡——和數學不同，物理本該只研究現實。
但虛數在物理學中出現得非常頻繁，甚至三角學裡也有，只是我們通常把它藏起來了。
而且虛質量並不只存在於快子這種如今不太受關注的假想粒子中。
快子場、希格斯玻色子也會用到虛質量。我們在宇宙學裡還會用到**虛時間**。
從概念上講，解釋快子如何讓時間倒流最簡單的方法是：
（由於緩存原因，請用戶直接瀏覽器訪問 TW 看書網書庫全，𝔰𝔥𝔲.𝔱𝔴任你選 網站，觀看最快的章節更新）
想想看，速度越接近光速，時間越慢；達到光速時，時間靜止；而**超過光速後，時間就開始倒流**。
快子是第四類粒子：**任何超光速運動的物質**。
在這個語境下，我們不把它假定為像電子那樣的單一粒子。
我們還有：
- 光速粒子：任何無靜質量的粒子，比如光子或膠子，以光速運動，內部時間為零；
- 慢子：慢子/遲子。
「快子」一詞來自希臘語，意為「快速」；「遲子」來自拉丁語，意為「緩慢」；而「慢子」來自希臘語，意為「緩慢」。
所以「慢子」可能更規範，但兩種叫法都不影響理解。慢子/遲子就是**任何有靜質量的普通物質**。
快子的應用顯而易見：如果你能產生快子，就能把它們發送到過去的某個地點被接收，造出**時間旅行電話**或**時間無線電**；
理論上也可以用它把人送回過去，或者送殺人機器人回去。
快子在20世紀60年代初首次被提出，當時被稱為「元粒子」，不久後改名。
它在70年代的科幻小說中多次出現，但我所知它首次在影視劇中出現，是在《神秘博士》的《休閒蜂巢》一集中。
它會頻繁出現，因為**超光速運動幾乎必然伴隨時間倒流**的情況並不多。
時間旅行及其悖論常常讓人頭疼，大概是因為科幻作品裡的用法總讓它顯得不太合理。
但今天我們會試著把它講清楚，免去頭疼。
好了，關於快子就講到這裡。它們只是時間旅行的一種載體，而且作為假想粒子，我們沒有任何證據證明它們存在。
它們可能根本不存在，就算存在，我們也完全不知道該如何探測。
那我們接著講時間旅行。
幸運的是，這個話題你很可能已經有所了解。
時間悖論有兩個經典例子：**祖父悖論**和**因果循環悖論**。
還有其他一些，但通常只是換個名字，或者是形式不同而非本質不同的變體。
祖父悖論：你回到過去，阻止你的祖父母相遇，導致你根本不會出生，
從而讓你無法回到過去阻止這件事——問題就此被「抹去」。
按照時間線或多世界理論，這會產生不同的結果，我們稍後會講到。
因果循環悖論是悖論的另一種形式。顧名思義，**結果先於原因**，有點像「先有雞還是先有蛋」。
一個事件引發另一個事件，而後者又反過來引發最初的事件，形成因果閉環。
舉個例子：邪惡的人工智慧「天網」與人類抵抗軍交戰，
發現抵抗軍領袖是導致己方失利的關鍵因素，於是推斷：如果這位領袖從未存在，抵抗軍就不會存在，或者不堪一擊。
所以它派機器人回到過去，刺殺這位領袖的母親，以阻止他出生。
抵抗軍領袖派自己人回去保護母親，而這個人最終成了他的父親，
還把母親捲入一堆麻煩里，她生下的孩子正是那個能力超群的抵抗軍領袖。
這就導致天網做出了正確推斷：從一開始就除掉他才是明智之舉。
在祖父悖論里，你不會回到過去刺殺希特勒，因為一旦刺殺成功，你就失去了回到過去刺殺他的動機。
在因果循環悖論里，就是「雞生蛋、蛋生雞」的邏輯：你的時間旅行本身，導致了你進行時間旅行的理由。
天網認定必須回到過去除掉約翰·康納，而不是現在，因為他讓抵抗軍變得極其危險；
但之所以如此，正是因為那次刺殺未遂，讓他提前獲得情報並接受訓練，變得強大。
這就是因果循環也被稱為**逆因果**、**自舉悖論**或**自我實現預言**的原因。
接下來我們要講量子力學。
量子力學對看似隨機的量子現象有多種詮釋，你最熟悉的兩種是：**哥本哈根詮釋**和**多世界詮釋**。
我們其實沒有辦法檢驗哪種正確（或者都不正確），因為所有詮釋都旨在匹配觀測結果。
哥本哈根詮釋用薛丁格的貓舉例：貓在被觀察前，同時處於既死又活的狀態。
我更願意把它想像成一枚旋轉的硬幣，同時既是正面又是反面，直到你抓住它。
而且我覺得旋轉的硬幣更能代表「未確定狀態」的概念。
多世界詮釋則認為，事件會分裂出兩個不同的現實：一個貓活著，一個貓死了；或者一個正面，一個反面。
結果其實已經確定，你只是無法預測自己身處哪個宇宙，但盒子裡的狀態或硬幣的正反面已經定了，你只需要查看。
在多世界詮釋里，時間旅行基本不會產生問題。如果你跳回過去，只是分裂出一條新的時間線。
事實上，到現在為止，現實已經分裂出無數分支——因為量子隨機效應，你所在時間線上的各種原子，
可能在某個分支里聚合成一個藍色警用電話亭，一位先生剛走出來，還帶著詳細但虛假的時間旅行記憶。
這就是量子力學裡的「任意事件」：任何一個原子都有有限概率變成另一種原子，
兩個原子在同一時間同一地點發生這種變化的概率更小，
而大量原子同時發生這種變化，憑空出現某個宏觀物體——比如一顆獨立包裝的糖果，或是一個帶著完全隨機記憶的人——的概率雖小，但依然有限。
所以在多世界裡，早就存在這樣的分支：有人真的出現，堅信自己進行了時間旅行，儘管他五秒前才剛存在。
這個概念只是**玻爾茲曼大腦**的延伸：在一個真正隨機的系統里，任何可能存在的狀態最終都會出現，
這可能包括一個擁有維持生存所需一切的大腦（比如一具身體），以及虛假記憶，
讓這個個體和其他人都以為它之前就存在。我們討論模擬假說時，會從另一個角度探討這個概念。
不過無論如何，在多世界詮釋里，**真正的時間旅行在理論上是可行的**，
因為只要你跳到的不是自己原本的過去或未來，就完全不會產生悖論。
兩個現實的差異可能小到微不足道：比如地球上某塊鈾原子在你原本的世界裡五秒前衰變成釷和氦，
而在你要跳去的未來或過去里，它沒有衰變；又或者尤利烏斯·凱撒出生時，某個鈾原子後來才衰變，
除此之外，所有事件幾乎完全一樣。你改變的不是自己的過去或未來，所以你的行為不會製造悖論。
你甚至不一定需要在時間上移動——平行現實的時間流速可能只是稍快或稍慢，
你踏入的地方和原本幾乎一模一樣，只是時間上稍早或稍晚。
在多世界詮釋里，有點繞的問題是：去往這些其他世界，到底算不算真正的時間旅行？
但從實用角度看，當然算。
當然，你在這種設定下依然可以製造因果循環，不過更好的理解方式是「鏈式複製」：
你拿到時間機器或平行世界跳躍裝置，等新聞報導某地發現大金礦、某塊地超便宜，或是某項新技術問世這類比彩票更靠譜的事件，
然後跳回稍早一點的時間，把信息交給平行世界裡的自己，他立刻行動，
你則留在原地融入近乎相同的環境，靠著先知變得非常富有。
他再遇到下一個量子副本，做同樣的交易，如此重複，直到某個微小差異打破鏈條，鏈式複製終止。
這不是傳統意義上「雞生蛋」的因果循環，因為它有明確的起點和終點。
哥本哈根詮釋認為，我們的貓或硬幣同時處於兩種狀態，而觀測行為本身並不禁止平行時間線或平行宇宙——它只是不需要這些概念。
畢竟，除了我們自己的宇宙，還有無數種可能存在其他空間的方式。
比如其他超光速概念，可能涉及進入一個平行宇宙——其中有對應我們宇宙的部分，但空間更小，或是光速更高，
在裡面快速穿行，直到到達對應位置，再跳回我們的宇宙。
但在哥本哈根詮釋里，這些平行現實並非必需，我們可以假定只有一條單一時間線。
多世界詮釋有一個常見的質疑（雖然並不正確）：
這些不斷分支的新現實，等於無中生有出全新宇宙，違背能量守恆定律，或者說「無中生有」。
但考慮到我們自己的宇宙本身就被認為是「無中生有」，這應該不算大問題。
不過在多世界詮釋（或其某些變體）里，通常假定這些平行宇宙**本來就一直存在**，
涵蓋所有可能的過去，而不只是所有可能的未來。
多種不同的事態可以導向完全相同的最終結果——這個概念和我們下一個主題相關，
即便假定不存在平行時間線，它依然成立。
在哥本哈根詮釋的框架下，不存在平行時間線、平行現實，或者就算存在也無法觸及，
這時就有一個概念叫**諾維科夫自洽性原則**。
提出該原則的伊戈爾·諾維科夫認為，**時間悖論不可能發生**。
愛因斯坦廣義相對論場方程的某些解允許時間旅行與悖論存在，
而諾維科夫主張：任何會引發悖論或改變過去的事件，其發生概率**必然為零**。
這本身並不禁止時間旅行，它只是認為：任何時間旅行都必須不產生悖論，否則發生概率低到近乎不可能。
諾維科夫的觀點是：無論時間旅行是否可能，你都無法做出任何會導致悖論的事。
從概念上講，別把它想像成某個「時間守護者」跳出來阻止你，
而是：當你做出可能引發悖論的選擇時，現實會重置到你尚未做出該選擇的狀態，不斷循環，直到你選擇一條不會引發悖論的路徑。
因為在哥本哈根詮釋里，總有某個隨機量子事件的概率會放大到宏觀層面，
而以97%光速運動的物體，長度會收縮到四分之一，時間也會慢到四分之一。
這分別對應γ=2和γ=4的情況，用這個數值思考會更簡單。
在這張表格里，我按β值選出了對應的γ。隨著γ增大，時間變慢得越來越厲害，達到該速度所需的能量也急劇上升。
你可以看到，你永遠無法真正達到β=1，也就是光速，除非γ是無窮大——這意味著任何有靜質量的物體，要達到光速都需要無窮大的能量。
而要把任何有靜質量的物體加速到**超光速**，當然需要比無窮大更多的能量——這基本是個無意義的概念。
當然，如果某個物體一開始就以超光速運動，比如我們說的快子，它們就不需要無窮大的能量來達到這個速度。
就像光子不需要無窮大的能量就能以光速運動一樣，因為它們沒有靜質量。
這就是**虛質量**發揮作用的地方。如果你代入一個大於1的β值，比如1.41，那麼β²=2，1−2=−1。
現在我們又遇到問題了，因為負數的平方根沒有實數解。
這就是勒內·笛卡爾提出「虛數」的原因——我思故我在。我們把i定義為虛數單位，i乘以自身等於−1。
希望你已經對此有所了解，因為我不想花時間再詳細講解。
不過現在一切都通順了。你可能不知道1/i等於−i，所以當我們得到1/i時，可以直接替換成−i，
這樣就得到了負虛數γ和負虛數質量。我們通常不在意那個負號，也很少提及，以免和**負質量**混淆——
我們講到阿爾庫維耶雷曲速引擎和穩定蟲洞時，會大量討論負質量。所以我們一般只說**虛質量**。
虛數總讓人覺得彆扭，尤其是在物理學裡——和數學不同，物理本該只研究現實。
但虛數在物理學中出現得非常頻繁，甚至三角學裡也有，只是我們通常把它藏起來了。
而且虛質量並不只存在於快子這種如今不太受關注的假想粒子中。
快子場、希格斯玻色子也會用到虛質量。我們在宇宙學裡還會用到**虛時間**。
從概念上講，解釋快子如何讓時間倒流最簡單的方法是：
（由於緩存原因，請用戶直接瀏覽器訪問 TW 看書網書庫全，𝔰𝔥𝔲.𝔱𝔴任你選 網站，觀看最快的章節更新）
想想看，速度越接近光速，時間越慢；達到光速時，時間靜止；而**超過光速後，時間就開始倒流**。
快子是第四類粒子：**任何超光速運動的物質**。
在這個語境下，我們不把它假定為像電子那樣的單一粒子。
我們還有：
- 光速粒子：任何無靜質量的粒子，比如光子或膠子，以光速運動，內部時間為零；
- 慢子：慢子/遲子。
「快子」一詞來自希臘語，意為「快速」；「遲子」來自拉丁語，意為「緩慢」；而「慢子」來自希臘語，意為「緩慢」。
所以「慢子」可能更規範，但兩種叫法都不影響理解。慢子/遲子就是**任何有靜質量的普通物質**。
快子的應用顯而易見：如果你能產生快子，就能把它們發送到過去的某個地點被接收，造出**時間旅行電話**或**時間無線電**；
理論上也可以用它把人送回過去，或者送殺人機器人回去。
快子在20世紀60年代初首次被提出，當時被稱為「元粒子」，不久後改名。
它在70年代的科幻小說中多次出現，但我所知它首次在影視劇中出現，是在《神秘博士》的《休閒蜂巢》一集中。
它會頻繁出現，因為**超光速運動幾乎必然伴隨時間倒流**的情況並不多。
時間旅行及其悖論常常讓人頭疼，大概是因為科幻作品裡的用法總讓它顯得不太合理。
但今天我們會試著把它講清楚，免去頭疼。
好了，關於快子就講到這裡。它們只是時間旅行的一種載體，而且作為假想粒子，我們沒有任何證據證明它們存在。
它們可能根本不存在，就算存在，我們也完全不知道該如何探測。
那我們接著講時間旅行。
幸運的是，這個話題你很可能已經有所了解。
時間悖論有兩個經典例子：**祖父悖論**和**因果循環悖論**。
還有其他一些，但通常只是換個名字，或者是形式不同而非本質不同的變體。
祖父悖論：你回到過去，阻止你的祖父母相遇，導致你根本不會出生，
從而讓你無法回到過去阻止這件事——問題就此被「抹去」。
按照時間線或多世界理論，這會產生不同的結果，我們稍後會講到。
因果循環悖論是悖論的另一種形式。顧名思義，**結果先於原因**，有點像「先有雞還是先有蛋」。
一個事件引發另一個事件，而後者又反過來引發最初的事件，形成因果閉環。
舉個例子：邪惡的人工智慧「天網」與人類抵抗軍交戰，
發現抵抗軍領袖是導致己方失利的關鍵因素，於是推斷：如果這位領袖從未存在，抵抗軍就不會存在，或者不堪一擊。
所以它派機器人回到過去，刺殺這位領袖的母親，以阻止他出生。
抵抗軍領袖派自己人回去保護母親，而這個人最終成了他的父親，
還把母親捲入一堆麻煩里，她生下的孩子正是那個能力超群的抵抗軍領袖。
這就導致天網做出了正確推斷：從一開始就除掉他才是明智之舉。
在祖父悖論里，你不會回到過去刺殺希特勒，因為一旦刺殺成功，你就失去了回到過去刺殺他的動機。
在因果循環悖論里，就是「雞生蛋、蛋生雞」的邏輯：你的時間旅行本身，導致了你進行時間旅行的理由。
天網認定必須回到過去除掉約翰·康納，而不是現在，因為他讓抵抗軍變得極其危險；
但之所以如此，正是因為那次刺殺未遂，讓他提前獲得情報並接受訓練，變得強大。
這就是因果循環也被稱為**逆因果**、**自舉悖論**或**自我實現預言**的原因。
接下來我們要講量子力學。
量子力學對看似隨機的量子現象有多種詮釋，你最熟悉的兩種是：**哥本哈根詮釋**和**多世界詮釋**。
我們其實沒有辦法檢驗哪種正確（或者都不正確），因為所有詮釋都旨在匹配觀測結果。
哥本哈根詮釋用薛丁格的貓舉例：貓在被觀察前，同時處於既死又活的狀態。
我更願意把它想像成一枚旋轉的硬幣，同時既是正面又是反面，直到你抓住它。
而且我覺得旋轉的硬幣更能代表「未確定狀態」的概念。
多世界詮釋則認為，事件會分裂出兩個不同的現實：一個貓活著，一個貓死了；或者一個正面，一個反面。
結果其實已經確定，你只是無法預測自己身處哪個宇宙，但盒子裡的狀態或硬幣的正反面已經定了，你只需要查看。
在多世界詮釋里，時間旅行基本不會產生問題。如果你跳回過去，只是分裂出一條新的時間線。
事實上，到現在為止，現實已經分裂出無數分支——因為量子隨機效應，你所在時間線上的各種原子，
可能在某個分支里聚合成一個藍色警用電話亭，一位先生剛走出來，還帶著詳細但虛假的時間旅行記憶。
這就是量子力學裡的「任意事件」：任何一個原子都有有限概率變成另一種原子，
兩個原子在同一時間同一地點發生這種變化的概率更小，
而大量原子同時發生這種變化，憑空出現某個宏觀物體——比如一顆獨立包裝的糖果，或是一個帶著完全隨機記憶的人——的概率雖小，但依然有限。
所以在多世界裡，早就存在這樣的分支：有人真的出現，堅信自己進行了時間旅行，儘管他五秒前才剛存在。
這個概念只是**玻爾茲曼大腦**的延伸：在一個真正隨機的系統里，任何可能存在的狀態最終都會出現，
這可能包括一個擁有維持生存所需一切的大腦（比如一具身體），以及虛假記憶，
讓這個個體和其他人都以為它之前就存在。我們討論模擬假說時，會從另一個角度探討這個概念。
不過無論如何，在多世界詮釋里，**真正的時間旅行在理論上是可行的**，
因為只要你跳到的不是自己原本的過去或未來，就完全不會產生悖論。
兩個現實的差異可能小到微不足道：比如地球上某塊鈾原子在你原本的世界裡五秒前衰變成釷和氦，
而在你要跳去的未來或過去里，它沒有衰變；又或者尤利烏斯·凱撒出生時，某個鈾原子後來才衰變，
除此之外，所有事件幾乎完全一樣。你改變的不是自己的過去或未來，所以你的行為不會製造悖論。
你甚至不一定需要在時間上移動——平行現實的時間流速可能只是稍快或稍慢，
你踏入的地方和原本幾乎一模一樣，只是時間上稍早或稍晚。
在多世界詮釋里，有點繞的問題是：去往這些其他世界，到底算不算真正的時間旅行？
但從實用角度看，當然算。
當然，你在這種設定下依然可以製造因果循環，不過更好的理解方式是「鏈式複製」：
你拿到時間機器或平行世界跳躍裝置，等新聞報導某地發現大金礦、某塊地超便宜，或是某項新技術問世這類比彩票更靠譜的事件，
然後跳回稍早一點的時間，把信息交給平行世界裡的自己，他立刻行動，
你則留在原地融入近乎相同的環境，靠著先知變得非常富有。
他再遇到下一個量子副本，做同樣的交易，如此重複，直到某個微小差異打破鏈條，鏈式複製終止。
這不是傳統意義上「雞生蛋」的因果循環，因為它有明確的起點和終點。
哥本哈根詮釋認為，我們的貓或硬幣同時處於兩種狀態，而觀測行為本身並不禁止平行時間線或平行宇宙——它只是不需要這些概念。
畢竟，除了我們自己的宇宙，還有無數種可能存在其他空間的方式。
比如其他超光速概念，可能涉及進入一個平行宇宙——其中有對應我們宇宙的部分，但空間更小，或是光速更高，
在裡面快速穿行，直到到達對應位置，再跳回我們的宇宙。
但在哥本哈根詮釋里，這些平行現實並非必需，我們可以假定只有一條單一時間線。
多世界詮釋有一個常見的質疑（雖然並不正確）：
這些不斷分支的新現實，等於無中生有出全新宇宙，違背能量守恆定律，或者說「無中生有」。
但考慮到我們自己的宇宙本身就被認為是「無中生有」，這應該不算大問題。
不過在多世界詮釋（或其某些變體）里，通常假定這些平行宇宙**本來就一直存在**，
涵蓋所有可能的過去，而不只是所有可能的未來。
多種不同的事態可以導向完全相同的最終結果——這個概念和我們下一個主題相關，
即便假定不存在平行時間線，它依然成立。
在哥本哈根詮釋的框架下，不存在平行時間線、平行現實，或者就算存在也無法觸及，
這時就有一個概念叫**諾維科夫自洽性原則**。
提出該原則的伊戈爾·諾維科夫認為，**時間悖論不可能發生**。
愛因斯坦廣義相對論場方程的某些解允許時間旅行與悖論存在，
而諾維科夫主張：任何會引發悖論或改變過去的事件，其發生概率**必然為零**。
這本身並不禁止時間旅行，它只是認為：任何時間旅行都必須不產生悖論，否則發生概率低到近乎不可能。
諾維科夫的觀點是：無論時間旅行是否可能，你都無法做出任何會導致悖論的事。
從概念上講，別把它想像成某個「時間守護者」跳出來阻止你，
而是：當你做出可能引發悖論的選擇時，現實會重置到你尚未做出該選擇的狀態，不斷循環，直到你選擇一條不會引發悖論的路徑。
因為在哥本哈根詮釋里，總有某個隨機量子事件的概率會放大到宏觀層面，