为了帮大家理清时空穿越中的逻辑，我专门写了这篇推送！

以下文章来源于科普并不巨，作者并不巨

新式物理知识科普

尽管利用统计力学，人类对熵与时间之矢的认知已初见端倪。但是我们不得不承认，人类对时间这个概念依然知之甚少。目前人类所能测出的最短时间间隔，是2.47×10^-19秒——这和10^-43秒量级普朗克时间仍然相去甚远。因此，尽管人类在第一到三维的空间维度上有了一定的建树，却几乎对第四到六维的三个时间维度一无所知。

不过，人类的想象力，却早已跳入了时间的维度。时空中的旅行、穿越、逆转，在科幻电影中层出不穷。近段时间，《你好，李焕英》、《信条》等有关时间穿越、逆转电影更是获得了巨大的成功。每当看完一部时空旅行类电影的时候，我们可能都会产生一些看起来很烧脑筋的问题：故事的结局能不能被改变？人类到底有没有自由意志？对应于不同的可能性，存在不同的平行世界吗？这些平行世界又能否被互相打通呢？

其实，不同的电影，对这些问题给出的答案都不尽相同——每部电影都设定了自己的时空规则。当你把一部电影的时空规则吃透之后，这部电影所讲述的故事才会水落石出。这篇推送会告诉你如何利用时间的三个维度，来把握每部时空旅行类科幻的时空规则，从而避免二刷三刷还一脸懵逼的尴尬场景，做一个一刷即懂的科幻懂王。

在步入正题之前，我们需要先了解一下第四到六个维度到底是什么。我们在生活中所能够认知和推测出的维度，总共有五个维度——空间上的三个维度、时间维度，以及同一个时间内不同的可能性。前四个维度是大家所熟知的，“可能性”这个维度其实很好理解。例如你饥肠辘辘的时候，有人拿着一根香肠和一颗鸡蛋，并告诉你只能挑一个吃。那接下来这个故事的结局，有可能是你拿了香肠，有可能是你拿了鸡蛋，当然也有可能你强行把香肠和鸡蛋都抢了过来——这就是同一个时间内不同的可能性，即第五个维度。

现在，我们建立一个平面直角坐标系。在这个坐标系中，纵坐标代表时间，即我们所说的第四个维度；横坐标则代表同一时间中不同的可能性，这就是第五个维度。而三个空间的维度则先被我们忽略。这样一来，我们就可以单独对更高的维度进行分析。

现在，我们把这个坐标系画在一张纸上。然后我们把这张纸对折，并对着纸张有对折重叠的地方戳一个洞；接下来，我们再把这张纸摊开，就会发现纸上出现了两个洞，分别标记为A、B——没错，在纸折起时，我的轻轻一戳，就能让A点不经过纸上的其他地方而直接“穿越”到B点。在需要注意的是，当我们折起纸的一霎那，这张纸就不再是二维的了，因为在开始折这张纸之后、纸被折好之前，整张纸并不处在一个平面上，而是拓展到了三维空间；而我们在纸上所画的可能性-时间坐标系，也应该和这张纸的一样，再拓展出一个维度，而这个拓展出的维度就是第六个维度：“时空穿越维度”——它可以帮助我们从五维空间的一点直接穿越到另一点。

尽管大部分电影中，人物和视角在绝大部分的篇幅中都只存在五个维度。但正是通过这个第六维度，科幻片中的角色们借助时光机、虫洞、井口等千奇百怪的“工具”，从现代穿越到过去，从一个平行世界穿越到另一个平行世界。这就是许多时空类科幻电影的“阵眼”，它们通常是情节推动的关键点。为了方便大家理解，本文中可能性-时间坐标图上的穿越事件(即第六维度事件)一律用虚线箭头表示(如右上图)。

正文开启

尽管在时空类科幻的海洋中，《信条》算是比较烧脑的一个；但它在时间维度上的刻画，一定是最简单的一个。在《信条》中，一个时间点上只有一种可能性。所有的人物只在四维空间内往返，根本就不存在第五个、第六个维度。整部电影在可能性-时间坐标中的运行轨迹如右下图所示。

同一个时间点上只有一种可能，那就意味着人们既无法改变过去，也无法改变未来。因此，像“如果你穿越回到过去并开枪打死那时的你自己，那么那个来自未来并开枪的你不早就死了吗？为何还能开枪？”这样的悖论是不可能出现的，因为任何穿越回过去对之进行改变的行为都会被物理法则所阻止。就算某一个人回到过去，他做的所谓“改变”也正是造成相应现状的原因，从而导致因果律的循环——这就是著名的诺维科夫自洽性原则。遵循这一原则的不仅有《信条》，还有《十二猴子》等电影。不过《十二猴子》中的人物返回过去的方式并不是逆转时间，而是直接穿越回过去，其在可能性-时间坐标中的运行轨迹如右下图所示。（虚线的意思是直接穿越，上文有讲过的）

不过，就算同一个时间存在不同的可能，诺维科夫自洽性原则也有可能是成立的。但是在这种情况下，为了实现因果闭环，人物能改变故事的过程，却不能改变故事的结局。举个简单的例子，你的理论力学考得不好，于是你穿越到了考试前，重做了这份试题，那么尽管你填上了不同于上一次考试的答案，最后你都得再考砸一次。

也就是说，如果你从五维空间中的A点穿越回B点，那么A和B之间的路径可以变，但A、B两点是不能改变的，穿越后从B点出发并随着时间推移的你，一定会回到原来的A点——我们称之为“规定死了整个从B到A的故事的边界条件”。1960年的电影《时空大挪移》所遵循的正是这个原则。

啊对！当我提到“边界条件”这个概念时，你肯定还会想起一个非常重要的概念：驻波。很多时候，当你固定住了某个物体或者某个场的两端，它中间的部分就会产生驻波。例如固定住两端的吉他弦，会产生驻波，传出美妙的音乐；被波导限制的电磁波，也会产生驻波，形成不同的TE,TM模次；电子在原子中的运动，其实也是驻波的体现。驻波的特点，就是不仅在两端固定不动，而且在中间也有一些固定不动的点(最低模次的除外)，我们把它们称之为驻点。

上面所讨论的驻波，是空间维度中的驻波；但是电影《你好，李焕英》却将驻波的概念推广到了时间的维度。这意味着什么呢？不仅故事的开头和结局无法改变，故事中途的关键节点(即驻波中的驻点)也是无法改变的！举个简单的例子吧：如果你和那个TA产生了爱情的结晶(合法的)，然后穿越回到过去，那么你一定得先和TA相遇、牵手并领取结婚证——这都是必不可少的节点(驻点)。少了这其中的任何一个节点(驻点)，故事就无法推进，因果就无法闭环，诺维科夫自洽性原则也就不能成立了。

当然，还有一种极端的情况可以实现因果闭合，那就是把时间拉得足够长。设想一下，如果你穿越回到了先秦或三国时代，或者穿越到古老的希腊城邦，并大干了一番事业，那么今日世界一超多强的世界格局、中华崛起的近代历史，以及经济全球化的时代趋势，会因为你在远古干下的事业而改变吗？这恐怕很难。因为人类历史的发展是有客观规律的，就算你能雄霸天下、光复汉室，也只会在历史的海洋中掀起一朵浪花，挡不住浩浩汤汤的历史洪流。因此，穿越回过去的你很可能还是改变不了当今出现的结局，边界条件依然成立。

总而言之，以上的情况都具有一个共同点，那就是故事情节的推进在五维空间内能够形成闭环。但是，这只是一部分时空穿越作品所表达的观点。

另一部分的作品则认为，因果可以不形成闭环，事件发展有多种不同的可能性，而所有的可能性都有着它们自己的世界和宇宙。这就是平行宇宙论。这个理论背景下，如果你做某个实验时弄坏了一台珍贵的仪器，不想赔钱的你穿越到了做实验之前的那一刻，那么你是有机会重新将这个实验做好的。但是做好这个实验的你所处的宇宙，和弄坏实验仪器的你所处的宇宙，就是两个不同的宇宙了。因此，如果穿越回去的你又做好了实验，那么你就已经在仪器被弄坏的那个世界中彻底消失了，并进入了另一个世界。

《时空恋旅人》就是一部典型的支持平行宇宙论的电影。故事中的人物一次次穿越到过去，并创造着不同的可能。尽管影片中没有提到“平行宇宙”这个概念，但是它反映了平行宇宙论中最典型的一个特征——我们可以通过改变过去来改变现状和未来。

既然改变过去之后，未来也会随之改变，那么我们就不得不重视混沌这个现象了。所谓混沌，就是“对初始条件的极端敏感性”，即对事件最初的因素进行微小的改变，会导致接下来的结果发生翻天覆地的变化。这其中最典型的就是洛伦兹所提出的蝴蝶效应：一只蝴蝶扇一下翅膀，会在很远的另一个地方造成非常大的影响，例如引起一个巨大的台风。同名电影《蝴蝶效应》，讲的就是一个有关混沌的故事——人物在过去改变一件小事，就会使他的未来发生翻天覆地的变化。

一般来说，不同的平行宇宙之间是相互独立、互不干涉的。但是，也有一些作品敢于打破平行宇宙之间的壁垒，让不同平行宇宙的人物交织在一起，共同谱写一个个奇妙的故事。詹姆斯·沃德·布柯特自编自导的《彗星来的那一夜》就是一部这样的电影。这部影片的英文名也特别引人深思——COHERENCE，它的意思是“干涉”，一个物理学上的名词。既然平行宇宙之间可以互相干涉，那么它们是不是高维空间的波呢？如果是，它们的波长又是如何定义的？它们是否和三维空间内的波一样，存在衍射现象呢？尽管这些问题还不是当今科学家们所能回答的，但是在科幻作品里，我们可能很快就能看到编剧们和导演们对这些问题的解答了。