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時間機器複製物體的可能性

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回到過去可能開啟時光旅行和其他各種新的可能性。

(ISNS) – 時間旅行是科幻片中改變歷史的常用伎倆，如"回到未來Back to the Future"和"迴路殺手Looper"。現在研究學者提出一種時間機器具有強大的能力—完美複製所有物體。

但是科學家注意到這些發現是違反目前的量子物理原則，可能無法建構這種時間機器。

我們都是朝時間向前進，也就是說我們都是時間旅行者。科學家說只要能控制宇宙中的時空結構，是有可能回到過去。所有質量都會扭曲時空，造成我們都知道的重力情況，就好像一片橡膠片上的小球會使附近的球朝向它滾過去。物理學家提出一種時間機器可以彎曲時空結構，使時間線真的轉向自己形成迴圈，就是眾所皆知的"封閉類時曲線"。

由於蟲洞的存在才能發展出這些時空扭曲，蟲洞是理論上允許旅行到時空中任何地方或甚至另一個宇宙的隧道。蟲洞遵循愛因斯坦相對論理論，但是是否可能是真實現象又是另一件事了。

這種時間機器的關鍵限制是，所有旅行者都無法回到機器建構完成之前的時間點。只能讓人從未來回到機器建構完成之後的時間。

科學家數十年來一直探討封閉類時曲線可以做得到的事。

他們會遇到的一個複雜的事是量子物理中的無法克隆(複製)理論，其基本上說明無法建立完全相同的粒子，根本沒有人知道要如何開始。

在古典物理中，可以由任何事物的所有細節來產生的相同組成、相同順序的完美複製品。但是在神奇又令人混淆的量子物理(是目前可用最基本道理描述真實世界行為的理論)中，沒有人可以同時完美地測量物體所有細節。這與海森堡不確定原理有關，此原理說明一次只能精準測量粒子的位置或動量，並不能無限制準確地同時得到兩者的測量值。

英國牛津大學理論物理學家David Deutsch在幾乎25年前就提出，封閉類時曲線允許完美複製出任何事物的說法可能會違反無法克隆(複製)理論。現在Physical Review Letters月刊Nov. 8期中的文章中提出，無法得到全部細節的說法可能是對的。

我們現在來說說這個研究，想像在2000年完成時間機器，某人在3000年時放一封信到機器裡，然後在2000年或2000到3000年之間拿出有信的盒子。對信件而言，它在機器裡從蟲洞的一個開口進入蟲洞到達未來，然後從另一個開口出來到過去。

然而Baton Rouge的Louisiana州立大學理論物理學家Mark Wilde和他的同事說，這情況可能比剛才那種說法還複雜。時間機器可能不只經過一個而是會經過很多個蟲洞，經過這些蟲洞的每個時間點都是在未來和機器建構完成時的中間。3000年放到盒子的信可能在2999年從蟲洞出來，瞬間回到蟲洞再到2998年，一直重複這些情況。

Wilde說“就好像有1,000個不同粒子進入蟲洞，但事實上都是在開始時送出的同一個粒子。就好像這些所有暫時複製品從這些蟲洞射出後再進入。”

研究者發現，在時間機器內旅行的所有事物，是有可能掃描其足夠的量子細節來進行完美複製。

能複製在時間機器內旅行的物體到多準確，取決於時間機器在不同時間點能夠經過的蟲洞數目。時間機器經過的蟲洞愈多，機器內就能有愈多物體的暫時複製品來進行分析。只要有足夠的物體暫時複製品，就可以無限制地在時間機器外製造完美複製品。

Wilde說，然而這些發現並不表示時間機器就能夠違反無法克隆理論。而是可能表示根據Deutsch模型的封閉類時曲線是不存在的。根據其他模型的封閉類時曲線並不會違反無法克隆理論，而且不允許完美複製品的存在。

MIT的理論電腦科學家Scott Aaronson說，“對我而言，這些所有結果簡單的告訴我們，要用封閉類時曲線解釋我們知道的所有事物和我們相信的物理定律是有多麼的困難。我猜這結果暗示我們封閉類時曲線應該是不存在的”，他並沒有參與此研究。

Charles Q. Choi is a freelance science writer based in New York City who has written for The New York Times, Scientific American, Wired, Science, Nature, and many other news outlets. He tweets at @cqchoi.