科幻中时空旅行之物理学历史理论背景分析研究

科幻中时空旅行之物理学历史理论背景分析研究（上）

穆蕴秋江晓原

（上海交通大学科学史系，200030）

摘要：时空旅行作为科幻作品中的一个重要题材，主要表现为三种类型：前往未来，回到过去，和超空间旅行。本文对科幻作品中时空旅行的相关物理学历史理论背景，进行了探讨。并得出结论：时空旅行题材的科幻作品之所以能持续出现，是因为它们从相关物理学理论研究的前沿成果中，不断获取创作灵感；物理学对时空旅行的研究，也接纳吸收了科幻作品所带来的启发性思路；关于时空旅行可能与否的争论目前尚无定论，而这正是这个科幻分支得以继续存在下去的主要原因。

关键词：时空旅行，第四维理论，多世界理论，诺维柯夫自洽原则，虫洞，翘曲飞行理论

一、绪论：科幻作品中的时空旅行类型

时空旅行是科幻作品中的一个重要题材，它主要表现为三种类型：前往未来，回到过去，以及超空间旅行。

前往未来

在前往未来的时空旅行类型中，英国人H.G威尔斯1895年创作的《时间机器》

(Time Machine)，是最具代表性的作品。由于该小说颇具思想性的情节，它获得了很高的声誉。小说叙述了一个简单的故事：一位科学家乘坐自己研制出的时间机器，旅行到了公元802701年的未来世界，那时的世界上存在着两类人种，一类是生活在地上的花园和宫殿里过着舒适安逸生活的―埃洛依‖，另一类是生活在地下的黑暗中辛勤劳作的―莫洛克‖，但科学家无意间的揭秘却让人大为吃惊，―埃洛依‖不过是一群―莫洛克‖豢养起来作为食物的美丽废物而已。

关于《时间机器》，避其原著社会政治层面上的强烈隐喻不谈，单从科幻的角度来看，也有着不容忽视的意义。

首先，尽管在早前的一些神话故事和童话故事中，如中国古代的烂柯山传说[[1]]，或是英国著名童话《爱丽丝漫游奇境记》[[2]]，已经出现了时空旅行的思想雏形，但直到《时间机器》才第一次正面触及了时空旅行的技术手段；其次，小说中的―时间机器‖一直为后来不少科幻作品所反复借用，成为时空旅行的主要工具。比如，电影《比尔和特德的精彩冒险》(Bill&Ted's Excellent Adventure)中的电话亭，电视系列片《胡博士》(Doctor Who)中那个超正方体，都可看作是时间机器的变种，当然，科幻作品中也还存在其它时空旅行手段，主人公可以通过催眠、睡觉、或特殊信物等方式，去到了另一个时空（见附录）；此外，威尔斯在小说中提出―时间就是第四维‖，这个想法很值得深入探究一番，后文对此将有专门论述。

在《时间机器》之后，出现了蔚为壮观的以时空旅行为题材的科幻作品。不过，在把时间旅行方向设置为前往未来的科幻作品中，《时间机器》却是一枝独秀——它所有的后来者都不能与其相提并论，而这一类型最终也彻底萎缩。理由也许正如一些科幻研究者所说的[[3]]，在绝大多数科幻电影中，事情发生的时间预先就已被设置在未来——这已是科幻创作的一条默认定则，剧作者们用不着一定要主人公通过时空旅行才能去到未来，或是让生活在未来的人去到更遥远的未来。

基于H.G威尔斯这部小说所获得的广泛声誉——《时间机器》的同名电影目前为止已经出了三个版本（1960年、1978年、2002年），在它之后，出现了多部借用原著中的时间旅行者或时间机器进行再创作的衍生作品。典型的是Egon Friedell创作于1972年的小说《时间机器归来》（The Return of the Time Machine），故事中主

人公去到不同的时代，寻找原著中那位未能归来的科学家的故事。而电影《一次又一次》(Time After Time, 1979年,1985年)，则是一个幼稚的故事，主人公偷走了时间机器逃到1979年，威尔斯追寻而至，被当作一个来自乌托邦的大傻瓜。

回到过去

1889年，马克·吐温发表小说《康州美国佬在亚瑟王朝》[[4]]，故事讲述主人公昏迷醒来后，发现自己回到了1300年前的亚瑟王朝，成为一个回到过去的时空旅行者。马克·吐温的这部小说在科幻中的影响远不及《时间机器》，但它的那些把时间方向设置为回到过去的后来者却是后劲十足。很多优秀的时空旅行作品都来自这一类型。

这种情形的出现，很大程度上归结于回到过去的时空旅行会遇到的一个逻辑难题——时间佯谬。它最极端的例子就是著名的―（外）祖父佯谬（grandfather paradox）‖[[5]]：假如你对自己的现状非常绝望，但是你又不想自杀，你希望自己从来就没有来过这个世界，你于是选择通过时空旅行回到过去，在你的（外）祖父和你的（外）祖母相遇之前，杀死你的（外）祖父，你父母两人中的某一位就不会出生，你也就不会出生。可如此一来，就会产生一个逻辑难题：如果没有你的出生，你就不可能回到过去杀死你的（外）祖父，所以，要完成这一任务，你还是得出生——而这正是你不想要的结果。

英国著名幽默杂志《笨拙》（Punch），1923年还曾发表过一首与时间佯谬有关的打油诗[[6]]：

一个女孩叫贝瑞，

她的速度光难追。

相对论阿是捷径，

今日出门昨夜归。

从物理学或哲学角度而言，―今日出门昨夜归‖这样的时间佯谬的确令人棘手，但就科幻创作而言，它却包含着极丰富的故事元素，很多科幻作品都是以此为―料‖创作的，它们的故事情节虽然千差万别，但其实都可以看作是―外祖父佯谬‖的多版本延伸。如1980年代的电影《终结者》系列、《回到未来》系列就是这一类型的代表作品。不过，这些都属于回到过去的时空旅行故事的较传统演绎方式。

时空旅行科幻作品中回到过去的类型还有另外两种演绎方式，它们完全避开了时间佯谬的产生：一种直接借鉴于量子理论中的―多宇宙解释‖，另一种则借鉴于后来的―诺维柯夫自洽原则‖。前者改变历史却不产生佯谬，后者不允许改变历史，自然也就不会产生时间佯谬了。

超空间旅行

关于星际旅行的构想雏形，较早可以追溯到开普勒撰写的一本―另类‖的天文学论著《梦》（Kepler’s Dream）[[7]]。《梦》讲述了一个名叫Duracotus的年轻人跟随其母亲——一名女巫，驼在魔鬼（Demon）身上旅行到月球的故事。旅途中，博学的魔鬼向他传授了关于月亮的的天文学知识，而Duracotus此前曾师从天文学家第谷·布拉赫学习过五年天文学，这让他完全能领悟这些内容。

开普勒在书中想象，能旅行到月亮的魔鬼们居住在太阳照射下的地球阴影中，当发生月食——且必须是正食的时候，地球的锥形阴影触及月球，魔鬼就可以利用这个阴影作为阶梯到达月亮。而那些通晓通灵术能和魔鬼们打上交道的巫师——比如像小说主人公Duracotus的母亲，就可以在其引领下去到月亮。

开普勒作为一位天文学家，主要目的不在传达他论著的文学性，而是利用小说的样式，来表明他对哥白尼日心宇宙体系所持的赞同立场，并在该体系下对月亮进行一些探讨[[8]]。他在小说中很认真地想象月亮上存在―月亮居民‖。

空间旅行在后来的幻想小说里，一直一个非常受关注的题材。在牛顿时空观下，关于星际旅行的想象主要局限于太阳系内的星体之间——通常是从地球旅行到其他