在现代众多天马行空的想法之中，时间旅行可能是最令人着迷的一个，社会上不少畅销的科幻小说和电影和都会以它作为题材。毕竟随着现代科技发展，我们可以很容易想象乘搭时光机穿越过去与未来的可能性。而我亦相信时间旅行是不少人的梦想，因为借着「回到过去」，我们似乎可以改变历史，让自己的人生重来一次；抑或是「越到未来」，去体验在火星居住的滋味、去看四周都是飞行船的世界。这种种想象和憧憬都驱使科学家一直研究时间旅行的可能性。

谈论时间旅行会涉及到两种时间：一种是时间旅行者本人所经历的时间，另一种是时间旅行者以外世界所经历的时间。这两种时间的进程不一样，就可能产生时间旅行的效果。譬如在日常生活，我们身边的所有事物都顺随自然的时间流动而变化，比如四季变迁、花开花落，人随年月衰老。而时间旅行就是相对于这种自然的时间运行；从某一个时间点，去到另一个时间点的过程。[1]

在许多科幻小说的情节，故事中的主角总能够透过某些「媒介」（可以是一个按钮、机械、信物等等）从某一个时间点出发一分钟后，到达十年后的未来（或者十年前的过去）；而且他所流逝的时间又与周围世界的时间全然不同，这时候我们就可以说他经历过时间旅行，是一个时间旅行者。

然而时间旅行真有可能实现吗？在进入较深入的分析之前，我们要先知道「时间旅行」是有歧义的，它可以分成两种：一种是回到过去，另一种是越到未来。[2]这两种时间旅行所面对的质疑截然不同，前者主要被质疑的是逻辑上的可能性，而后者则是技术上的可能性，但个中分别我们会留待下篇文章开始详说。

接下来本文会先区分不同意思的可能性，再简单介绍这两种时候旅行，接着分析著名的时间悖论，继而判断为时间旅行辩解的观点是否成功，最后我会总结对时间旅行的见解。这几篇文章将分列如下：

（一）可能性的几种区分
（二）两种时间旅行— 回到过去和越到未来
（三）时间悖论（time travel paradox）— 回到过去的逻辑矛盾
（四）回到的只是平行宇宙？— 分析平行宇宙观点
（五）历史是一致的，我们只是忘记了过去？— 分析历史一致性原则
（六）时间并非线性而是循环？拓展与封闭— 分析时间循环观点
（七）时间旅行的总结— 过去、现在、未来

附注
这并非要穷尽时间旅行的定义，而旨在透过约略的界说来展开讨论。
本文会先强调：在时间旅行的讨论中，这两种时间旅行方式（回到过去和越到未来）的意思将会是判断它是否可能的关键。

时间旅行（一）可能性的几种区分

你或许会奇怪：「可能不就是可能吗？这有什么好区分的？」其实「可能」是一个有歧义的语辞，虽然在日常生活上就算不厘清也什么影响，但是在谈论时间旅行的语境中，它会是比较容易引起混淆的字眼。为免因为歧义而引起不必要的争论，我们要先厘清「可能」的用法，藉此展开一个较清晰的讨论。

谈论时间旅行至少会涉及以下几种可能性：

1. 逻辑可能性（logical possibility）
2. 经验可能性（empirical possibility）[1]
3. 技术可能性（technical possibility）

当我们说某件事态是逻辑上可能的意思是指：该命题并不抵触逻辑定律、并不同时断定（或蕴涵）自相矛盾的情况。那什么是自相矛盾呢？譬如：「我是人并且不是人」就是一个自相矛盾的例子，它有着同时断定Ｐ和～Ｐ的意思，凡是不蕴涵这种逻辑矛盾的命题才是逻辑上可能的。

而当我们说某件事态是经验上可能的意思是指：该事态并不违反自然律（laws of nature）包括各种物理法则例如「没有任何物质能以超光速运动」（假设这些物理法则是真的），凡是不违反自然律的事态才是经验上可能的。

另外当我们说某件事态是技术上可能的意思是指：该事态并不与当时的技术水平有所抵触。例如「载人登陆月球」在过往是技术上不可能的，但随着科技水平提升，在现今的技术已经能够实现。又例如「建造载人百万的飞行船」亦是现今技术上可能的，尽管没有国家会耗费庞大的资金和人力去实践。只要不抵触当时的科技水平，我们就会说该事态是技术上可能的。

最后若你有细心留意，应该不难发现这几种可能性之间还有重要程度之分，其中又以第一项逻辑可能性最为基本，第二项经验可能性次之，第三项技术可能性在后。许多哲学家和科学家所质疑的并不是「时间旅行」是否在技术上可能，而是逻辑上是否可能，这种质疑比起其余两项有更大威胁。

因为任何命题若是逻辑上不可能，那么它在经验上和技术上也是不可能的。比如「我画一个『是圆又并非圆』的图形」，这命题无论我怎样做，它在经验上和技术上也是无法达成的。这因为该命题隐含矛盾：「圆」和「并非圆」两者既不可能同真，亦不可能同假，我们无法达成逻辑上矛盾的命题。相反，如果某件事态并不抵触逻辑定律，也不违反自然律，只是在目前技术上无法实现，那么我们仍可以想象有一天科技进步了，到时候就能把它实现。

附注

经验可能性有时亦称「物理可能性」（physical possibility）。

时间旅行（二）回到过去和越到未来

越到未来的时间旅行（Forward time travel）

首先讲述「越到未来」的时间旅行，目前科学家已经知道「越到未来」的时间旅行至少在逻辑上和经验上是可能的。而如果你接受以下这个事例，甚至可以说技术上也是可能的：

在 2005 年的时候，俄罗斯航天员（Sergei Krikalev）已经以每小时 17,000 英里的速度环绕地球 803 天，他的时间流逝相对于地面上的人每50 秒便会慢上1秒钟。当他回到地面的时候，就会以较少的时间流逝来体验地面上如常变化的事物。

我们说过谈论时间旅行会涉及到两种时间：一种是时间旅客本人所经历的时间，另一种是时间旅客以外世界所经历的时间。这两种时间的进程不一样，就可能产生时间旅行的效果。假如你对「越到未来」的定义能接受刚才的事例，那么这种时间旅行会是可能的。

一来这种「越到未来」的时间旅行并不抵触逻辑定律，所以是逻辑上可能的。二来根据相对论，在高速运动的参照系上，时间的流逝就会变慢[2]，所以乘搭火箭的航天员与地面上的人有不同程度的时间流逝，因此在经验上（物理）也是可能的。三来这事例正是一个技术上实践的例子，因此也证明了在技术上都是可能的。

然而，或许有人会觉得这事例不算，因为 Sergei Krikalev 的时间跳跃幅度根本微小得无法从外观上看出任何分别，甚至我们心目中的「越到未来」是跳跃幅度更大的时间旅行。目前已知有科学家开始研究如何利用黑洞（Black hole）来达到大幅度的「越到未来」，但是要实现这个目标仍有很多技术上的问题有待解决。

回到过去的时间旅行（Backwards time travel ）

另外要讲述的是「回到过去」的时间旅行方式。我相信这种时间旅行的可能性才是大家最关心的，因为不少人都想借着「回到过去」来弥补过往的憾事。那什么是「回到过去」呢？就我理解它的意思未必清楚，或者说「怎样算是回到过去？」未必有一个公认的说法。

虽然如此，但我们能以最被普遍接受的科幻意义的「回到过去」作介绍和分析，现在先设想以下一般科幻意义底下的回到过去：

假设在 2020 年，20 岁的某人甲乘搭时光机器回到 10 年前。即是到了 2010 年，穿越时空的某人甲仍保留其 20岁 的身体和记忆，并且与一个 10 岁时的他同时存在；然而某人甲在这个时空仍可以自由活动，甚至与该时空的人交谈。

以上这种透过某些「媒介」（可以是一个按钮、机械、信物等等）从某一个事间点出发一分钟后，到达十年前的过去的时间旅行似乎耳熟能详，我们不难从科幻小说或电影找到相类似的情节。然而，这种「回到过去」的时间旅行真有可能实现吗？过去不少科学家和哲学家都质疑这是逻辑上不可能的，其中最著名的莫过于祖父悖论（Grandfather paradox），我们将会在下一篇文章开始讨论这些时间悖论。

附注

1. 以往科学家以两个相同的原子钟来做过实验：他们把原子钟一个放置在地面，另一个放置火箭上，并且让该火箭以高速飞行一段距离。等到返回地面的时候，结果发现火箭上的原子钟已比放置在地面的原子钟慢了些；这个作用又称为时间膨胀（time dilation）。

时间旅行（三）时间悖论

祖父悖论（Grandfather paradox）

这个悖论据说是 1943 时由一个科幻小说作家René Barjavel 在其小说《不小心的旅行者》中提出的。他指出了「回到过去」可能衍生的矛盾事态：

假设时间旅行（回到过去）是可能的话，则时间旅行者就能够回到祖父和祖母结婚的时空，并在父母存在之前杀死自己的祖父。如果时间旅行者的祖父被杀，时间旅行者的父母就不会出生，继而时间旅行者亦不会出生。但是，如果时间旅行者不会出生，他就不可能存在并且回到过去的时空杀死祖父，但如果时间旅行是可能的，他原则上能回到过去实践。如此往复。[1]

这个悖论对你来说可能耳熟能详，但本文真正想介绍的是另一个更简单、扼要地指出「回到过去」可能隐含逻辑矛盾的悖论版本，且名之为：存在悖论（Existence paradox），这个版本是这样的：

存在悖论（Existence paradox）
假设时间旅行（回到过去）是可能的话，则时间旅行者就能够回到过去的时空。而如果我们同意过去总有某一个时空没有他的存在，那么当他回到过去某一个并没有自己存在的时空，这时他在该时空就是存在的。这样的话，就会出现在过去某一个时空α，时间旅行者存在并且不存在的矛盾。因此（根据归谬法）回到过去的时间旅行是不可能的。[2]

上述内容可表达成以下论证：

（P1）回到过去的时间旅行是可能的。
（P2）如果时间旅行是可能的，则你可以回到过去。
（P3）如果你可以回到过去，则你能回到过去某一个并没有你存在的时空α。
（P4）如果你能回到过去某一个并没有你存在的时空α，并且付诸实践，则该时空有你存在。
（P5）你回到的过去时空α并没有你存在。
（P6）你回到的过去时空α有你存在。（∵P1、P2、P3、P4）
___________________________________________________________________
（C）回到过去的时间旅行是不可能的。（∵根据归谬法假设P1真，P5 & P6 矛盾）

以上的论证似乎指出了：如果「回到过去的时间旅行」是可能的话，亦即先假设命题（P1）为真，原则上可推论出互相矛盾的命题（P5）与（P6），由此证明命题（P1）为假的，换言之这种时间旅行是逻辑上不可能的。然而关于「回到过去」的争论并没有就此完结，过往亦有不少科学家和哲学家尝试提出解决方法。在接下来的文章，我将会介绍试图解决时间悖论的观点，并且分析和评价它们的观点能否解决时间悖论。[3]

附注

1. 另外还有一些异曲同工的版本，可称它们作因果循环（Causal loop / Predestination paradox）或者是无中生有悖论。简单来说就是指出如果相对论是由爱因斯坦提出，但当时间旅行者「回到过去」告诉他，就会消除了相对论是由爱因斯坦提出的事实，那么相对论到底谁提出的呢？
2. 所谓一个论证运用了归谬法（Reductio ad absurdum），即是先假设一个命题Ｐ为真，若由此推论出互相矛盾的命题ｑ和～ｑ，则可证明原先的假设为假。另外，不少人在运用归谬法证明时间旅行的时候，往往没有注意到「时间旅行」的歧义。其实应该先说明正在讨论「回到过去」还是「越到未来」，否则会容易引起误解，令人误以为两种方式都不可能。
3. 这两个理论是：（一）平行宇宙（Parallel universes）和（二）历史一致性原则，以及（三）时间循环理论。

时间旅行（四）回到的只是平行宇宙？

譬如他们会主张时间旅行发生前有一个「旧过去」，当时间旅行发生后便会产生一个「新过去」，继而发展一个「新未来」，因此没所谓在同一个宇宙衍生悖论。本文将这个说法归纳入平行宇宙的观点，并且会分析和评价它能否解决时间悖论。

平行宇宙
平行宇宙的观点是说：除了我们身处的宇宙之外，还有其他的可能宇宙存在。这些可能宇宙与我们本身的宇宙非常相似，甚至难以分辨。它们或具有相同的历史事件和物理状态，除了时间旅行者存在与否这个事实不一样。

倘若我们接受上述的平行宇宙的说法[1]：那么当时间旅行者乘搭时间机器「回到过去」，可以说他回到的其实并不是「原本」的宇宙时空，而是「另一个」与原本宇宙时空非常相似（甚至难以分辨）的平行宇宙时空。因为时间旅行者所谓的「回到过去」实际上是在「另一个」宇宙发生，所以原本的宇宙时空并不会因为时间旅行者「回到过去」而衍生矛盾。让我们以祖父悖论（Grandfather paradox）的图解来作说明：

一、平行宇宙所构想的情况并不是同一个宇宙，不算实现了时间旅行。

首先，不少人都会同意「回到过去」是需要在同一个宇宙发生，因为「过去」就是指同一个宇宙的过去，而不是另一个宇宙时空。然而，平行宇宙所构想的「过去」虽然非常相似，但由于时间旅行者存在与否的事实并不一致（不相同处），所以我们也可合理地质疑它们并不是同一个宇宙。这样一来，根据这种「回到过去」的意思，平行宇宙的观点就不算是成功解决了时间悖论。

二、即使退一步说是同一个宇宙，仍可能会衍生时间悖论。

假如平行宇宙观点的主张者提出修正，将时间旅行者存在与否的事实也设定为一致，但这仍可能会回到时间悖论的质疑。

首先既然说是同一个，那么这两个宇宙时空就是相同的[2]，被相同的条件所限制。而如果我们都同意以下这两项假设：

1. 过去总有某一个时空并没有时间旅行者的存在，
2. 时间旅行者能够并且会实践回到过去某一个自己并不存在的时空。

那么当他回到过去某一个自己并不存在的时空（另一个平行宇宙的时空），就会与过去某项事实产生抵触，衍生「在过去某个时空 α 时间旅行者存在并且不存在」的矛盾。

总而言之，根据「回到过去」需要发生在同一个宇宙的界定，平行宇宙观点所构想的宇宙时空要么因为不等同（identity）而不被接受，要么因为相同而衍生时间悖论（＊假如我们接受其中的某些假设）。所以我认为平行宇宙的观点不算解决了时间悖论。

附注

1. 这个观点可能会牵涉到很多形上学复杂的争论（例如是「同一性」等问题），且让我们暂时撇开这些争论，以简要的说明来理解它如何应对悖论。
2. 即使连时间旅行者存在与否的事实也一致，在形上学的角度也未必可说是等同（identity）的，但这些争论并不是本文要旨，暂且撇开。

时间旅行（五）历史是一致的，我们只是忘记了过去？

那什么是历史一致性原则呢？这个观点并不依靠平行宇宙的假说，主张同一个宇宙发生的时间旅行是可能的（回到过去），并且不会衍生时间悖论。因为无论时间旅行者在过去做什么，事件的因果关系也只有一致时才可能发生，否则历史会自行修正和调节，最后使同一个既定的结果产生。

对于这个观点较强的解释是因果决定论（determinism）的主张[2]，意思是世界所有事件的发生都是被因果决定的，对于任何的事件Ｅ，存在一组原因C1～ n，如果C1～ n发生，Ｅ就会发生。世界的所有事件就像一早已被编排好的剧本，它们只会以唯一的方式呈现。时间旅行者之所以会作出某些决定，是因为某些原因令他必然地会如此决定。在这种解释下，虽然「回到过去」是可能的，但却无法改变过去。

历史一致论的观点很有趣，让我举个例子说明：假设有一个时间旅行者很讨厌希特勒，并且对失败的刺杀事件感到深深不忿，决定自行「回到过去」下手。当他安排好一切之后，正要扣动扳机时才发现带来的手枪卡弹了。结果希特勒安然无恙，而历史上却出现了失败的刺杀事件。然而，在因果决定论的解释下，他的失败是注定的（希特勒的存在就是证明），而且他所知道的失败事件也包括这宗。回到过去只是重演一次失败经历，并不会因而衍生时间悖论。

另外如果你有看过《寻秦记》这出香港电视剧，应该可以帮助你理解。剧中一开始考古学家发现了秦朝的时间通讯器，及后主角被传送到过去生活，他在战国时期所做的一切，竟然是促成秦始皇暴政结局的原因，最后又留下自己的时间通讯器。亦即是说：主角并没有改变历史，他回到过去（秦朝）的经历，其实早已是过去的一部分，只是忘记了或者没有被历史记载。

虽然历史一致论的观点可能要预设「原因可以后于结果」，但仍然有不少人接受这个观点。然而，这个观点真的成功解决时间悖论吗？本文认为仍可提出以下质疑：

仅仅回到过去就可能衍生时间悖论

过去是由一连串的事件所构成，其中包括时间旅行者在某个时空α存在与否的事实。假如我们肯定「回到过去」的时间旅行是可能的话，而且同意以下这两项假设：

1. 过去总有某一个时空并没有时间旅行者的存在，
2. 时间旅行者能够并且会实践回到过去某一个自己并不存在的时空。

那么当他回到过去某一个自己并不存在的时空，就会与过去某项事实产生抵触，导致「在过去某个时空α时间旅行者存在并且不存在」的矛盾。

以上这个论点虽然有几项假设，并且要依赖这几项假设才会成立。但我认为这几项假设还算是合理的，始终我们很难接受一方面「回到过去」的时间旅行是可能的话，另一方面又只能够回到过去自己存在的时空。另外，很少人接受世界所有事件的发生都是因果决定，并不存在任何其他可能性。总而言之，虽然因果决定论似乎能证明「回到过去」和「过去不会改变」是可能同真的，但如果你认同以上的几项假设，那么就不算证明了你心目中的时间旅行是可能的。

附注

1. 以往不少科学家和哲学家都提出过相似的观点，譬如是耳熟能详的诺维科夫自洽性原则（Novikov self-consistency principle），或者是当代著名的哲学家David Lewis  在  The paradoxes of time travel  一文内都有详述。由于这些观点都很相似，以及由谁先提出并不是本文要旨，故暂且以历史一致性原则称之。
2. 另一个较弱的解释比会像宿命论（fatalism），意思是世界的某些事情是被先前的某些原因决定的，不论你在过程中做什么都无法避免。比如事件α（你在小时候踩到牛粪）决定了事件β（长大后成为印度教徒），这个因果关系是不会因过程中的因素而改变的。

时间旅行（六）拓展与封闭 — 分析时间循环观点

时间之矢与时间循环
通常人们会认为时间的进展是朝单一方向无穷延伸，比如像一条直线，在这条直线时间上，过去、现在、未来，就像赛跑 100 米的直道，我们可以显而易见谁在前、谁在后，事件之间的因果关系很清楚。然而，有些科学家和哲学家并不同意这观点。他们提出「时间」的进展未必合乎人们的直觉常识，时间线有可能是一个闭合的圆圈，就像赛跑 400 米的跑道。在这个圆圈上，某些事件既可能是原因，亦可能是结果。且看看以下这幅图解：

根据这个观点，时间循环的主张者认为「回到过去」和「过去不会改变」是可能同真的。假设当时间旅行者去到某一个时间点，就突然回到与过去的某一刻，并且毫无变化地再一次经历这些事件，最后发展至同一个既定结果。如此往复。这样一来，就没所谓改变历史的事情发生，所有宇宙时空都是不断重演。这个观点与历史一致论很相似，甚至可能比起历史一致论更苛刻。

然而，这个观点真的成功解决时间悖论吗？本文认为仍可提出以下质疑：

时间循环的观点并不算实现了时间旅行

怎样算是实现了「回到过去的时间旅行」呢？我在第二篇文章曾经说过「回到过去」和「越到末来」这两种时间旅行的意思将会是判断它们是否可能的关键。但之所以没有接着说明，一来是因为「怎样算是实现了回到过去的时间旅行」并没有公认的说法，二来是因为即使不详细分析，在一般情况下我们都能凭直觉判断怎样算是「回到过去」，除了在某些容易混淆的语境才有必要进一步区分：「回到过去的时间旅行」与「返回更早的时间点」。

时间循环的观点虽然满足了「返回更早的时间点」这项条件，但我认为并非任何「返回更早时间点」的情况都算是实现了时间旅行。因为人们对「回到过去的时间旅行」的界定，似乎包含着某些额外条件才合乎意思（这可能是某种程度的自由或者记忆保留，视乎我们的看法）。然而这种观点所构想的情况与一般人心中的「回到过去」都相去甚远，因此未必合乎「回到过去的时间旅行」的意思。

因为若要证明「回到过去」和「过去不会改变」是可能同真，至少这种观点所提出的情况是要合乎「回到过去的时间旅行」的意思。所以即使退一步说时间循环的观点证明了「过去不会改变」，但根据一般对「回到过去的时间旅行」的界定，我认为这观点不能够成功解决时间悖论。

时间旅行（七）总结－过去、现在、未来

在最早的几篇文章，我曾提过「怎样算是时间旅行」未必有公认的说法，所以这点我留待读者自行判断，但大抵上除了因果决定论的解释（详见历史一致性原则篇），我认为其他「回到过去」的时间旅行方式，要么是逻辑上不可能的，要么根本不算是时间旅行。

但是在写这系列的文章之前，其实我本来的看法是这样的：任何逻辑上不可能的事态都无法实践。而根据归谬法，如果我们从命题 p 推出矛盾命题 q & ~q，原则上就能因此证明命题 p 是假的。存在悖论（Existence paradox）就是先假设「回到过去的时间旅行是可能的」，然后推论出互相矛盾的命题「你回到的过去时空α 并没有你存在。」与「你回到的过去时空 α 有你存在。」，由此可以断定「回到过去的时间旅行」是逻辑上不可能的。

然而，后来察觉到这个看仍是有漏洞的。针对第三篇文章所提及存在悖论（Existence paradox）的（P3）和（P4）， 似乎我们又可以提出：所有过去的时空都有时间旅行者的存在。又或者，合乎定义的时间旅行仍可能受着某种限制，只能回到过去时间旅行者存在过的时空。总有这两点可能性来解决时间悖论。因此，这个悖论似乎不能够证明任何「回到过去」的时间旅行都系不可能的。（基于我对「时间旅行」的界定，我倾向接受因果决定的解释。）

来到最后想说些题外话：我不知道你读完一系列有关「时间旅行」的文章后会否从此失去憧憬。很希望不会，至少在我自己而言，就算许多时间旅行方式是逻辑上不可能的，我仍会很满足于种种有关「时间旅行」想象。也许最初只是隐约觉得这些论题很神秘、思考的时候内心闪过一丝丝惊奇，但到后来理解得比较深入，也会同意「时间旅行是否可能」是一回事，而「时间旅行是否有趣」又另一回事，希望你也会同意这个看法。