2009年6月28號，世界聞名的物理學家史蒂芬霍金在劍橋舉辦了一場派對，香檳美酒應有盡有。霍金邀請了每一個人卻無人出席。對此，霍金並不意外，因為他在派對結束後才寄出邀請函。他說，那是“對未來時間旅行者的邀請函”。這是霍金對自己1992年對時間旅行的不可能性的推測的驗證。

然而，霍金有可能錯了。最近的實驗證實了時間旅行的可行性，至少在數學上是可行的。該研究直接顛覆我們對宇宙的理解，讓時間旅行從科幻小說變成理論可行，對基礎物理，和量子計算等科學有著重大意義。

對於時間旅行的爭論是因為我們的物理理論中不允許時間旅行。在愛因斯坦的廣義相對論中，引力被描述為被能量與物質彎曲的時空。最極端的引力場，如旋轉黑洞的引力場，理論上能夠彎曲現實，造成時空折回。這樣便形成了一個“封閉類時曲線(CTC：closed timelike curve)”，一個能夠穿越時空回到過去的回環。

霍金與其他許多物理學家們發現，封閉類時曲線很是可惡，因為任何宏觀物體通過封閉類時曲線都會造成悖論，使其崩塌。 1991年，理論學家David Deutsch提出，量子尺度下的不確定性原理能夠避免造成封閉類時曲線悖論。 “這很是有趣，在宏觀下會形成悖論，而在量子尺度下，悖論就消失不見了。”昆士蘭大學物理學家Tim Ralph如是說。 “這會讓你去想，是否需要創造一個理論，將廣義相對論與量子力學統一起來”

曲線實驗

最近，Ralph和他的博士生Martin Ringbauer領導的團隊第一次模擬了Deutsch的封閉類時曲線模型，測試並驗證了這個20年的舊理論的諸多方面。他們的發現被發表在《自然通訊》上。他們的模擬實驗多數圍繞著如何解決“祖父悖論”這一問題。 “祖父悖論”描述的是，一個人通過封閉時間曲線回到過去，並殺死自己的祖父，阻止了自己的出生。

Deutsch對祖父悖論的量子解決方案是這麼個原理：


試想，不讓人類穿越時空回到過去殺死祖先，而讓一個基本粒子穿越時空回到過去，按下產生粒子機器上的開關。如果粒子能夠按下開關，那麼機器便能發射這個粒子，並讓它回到過去；如果粒子不能按下開關，那麼機器便無法發射粒子。在這個情形下，沒有人能夠確切的知道粒子的發射與否，只能知道其概率。 Deutsch這一理論的基本原則是將自我一致性放入量子範疇，認定任何進入閉合曲線的粒子必須有讓曲線閉合的可能性。因此，回到過去的粒子有一定機率會按下開關，產生自己，使曲線閉合。如果回到過去的是人，那麼也必須有可能殺死祖父，有可能殺不死祖父，讓曲線有閉合的可能性，從而逃出悖論。奇特是吧，這就是量子力學。

在Ralph，Ringbauer和同事對Deutsch模型的模擬研究中，他們利用了量子對的量子糾纏效應。量子糾纏是宇宙的基本部分，它在時空上同時起效果，所以改變粒子今天的狀態也會立即改變相同粒子未來的狀態。 “我們先同步兩個粒子的計劃狀態，這樣當進入曲線的粒子改變狀態時，第二個粒子也會改變狀態”，Ringbauer這麼說。這相當於創造了兩個相同的人，一個回到過去，一個留在現在，檢測回到過去的人是否會改變現在的人的狀態。 “當然，我們並沒有把任何東西送到過去，只是通過模擬，研究經典量子力學中不允許的東西。”Ralph還說：“這個實驗並不能驗證Deutsch的模型，除非能夠通過真正的封閉類時曲線。”

其它理論

Deutsch的模型並不是唯一的。 2009年，麻省理工理論學家Seth Lloyd提出了另一個理論，用量子傳送和一種名為“選擇後”(post-selection)機制解決祖父悖論。 2011年，Lloyd與加拿大的同事們成功完成了模型模擬。 “Deutsch的理論摧毀了關聯性。在他的理論中，時間旅行者在封閉類時曲線中對未來沒有任何影響。而我的理論則保存了關聯性，時空旅行者能回到過去，那麼他就記得過去。”

Lloyd的模型讓CTC在信息處理上顯得不那麼牛逼，不過仍然要高出現今計算機在時空上的表現。 “CTC能夠幫助處理的問題大致類似於乾草垛裡找針”，Lloyd說，“不過Deutsch模型下的CTC只能告訴我們為什麼會有個乾草垛。”

不過，Lloyd承認關於CTC的一切都是猜測。他說：“沒有人知道哪種模型是對的。甚至可能都是錯的。”當然，他又補充道，也許霍金是對的，根本不會存在時間旅行。