踏進多啦 A 夢的任意門，你其實是回到過去？

此文章為我的泛科專欄《動漫物理學》文章，原文於 2017 年 4 月 14 日刊於泛科學。

多啦 A 夢的百寶袋中各種神奇法寶，你最想要哪一樣？

根據日本朝日電視台的統計結果，多啦 A 夢的法寶之中最受歡迎的是任意門，第二名是時光機。不管這兩名是不是你的最愛，對於經常睡到日上三竿、遠離家鄉在外國居住的我，這兩件法寶可是大有用處，可以幫助我多賺一點賴床時間，節省回香港的機票錢。

不過，大家又可知道，任意門的功能其實就是一部時光機？

穿越廣闊空間的工具

從前，沒有機器的幫助，人類只能在很細小範圍內的二維表面——前後左右——移動。這個二維表面指的就是居所的附近。發明了汽車和輪船以後，我們的活動範圍大大提升了，擴展到整個地球的表面。而直到近期陸續發明了飛機、潛艇、火箭、太空穿梭機，我們才得到在第三維——上下——自由移動的能力。

然而，這些都只是理論上的成就。實際上，因為現今科技所限，遑論寬廣無垠的太空，我們對地球上的深海和地底世界，都仍所知甚少。而且，即使人類能造出可以到達深海任何地方的潛艇、無堅不摧的鑽地機，或者能高速飛行的太空船，我們穿越三維空間的能力，依舊受限於物理定律的速度上限：光速，每秒 30 萬公里。愛因斯坦的相對論說，在我們的宇宙之中，沒有任何東西可以超越光速。

多啦 A 夢的任意門卻能夠打破愛因斯坦設立的速度限制。根據漫畫中多啦 A 夢的講解，只要事先輸入目的地資料，任意門就能即時穿越最遠 10 光年的距離，立即帶我們到達目的地。10 光年，即是光線要花 10 年才能走完的距離，而任意門在一瞬間就接通了。由此可見，光速這個限制任意門根本不當成一回事啊，22 世紀的科技實在太厲害了。

超越光速等於回到過去？

愛因斯坦為什麼說，沒有東西能傳遞得比光更快呢？其中一個原因是能量守恆。根據相對論能量方程式，當質量非零的物體速度趨向光速，其能量就趨向無限大。換句話說，我們的太空船永遠不可能加速到光速，因為這樣做需要輸入無窮無盡的能量。太空船總不能帶著無限能源吧。

然而，任意門突破光速限制的方法，並非依靠速度。就好像上次我們討論的四度空間百寶袋，任意門是直接把宇宙之中的兩個地方接通，好像理論中的蟲洞一樣。不過，這樣做雖然沒有加速的能源問題，卻會導致一個不可意義的結果。踏進任意門的一刻，其實等於回到過去。

為什麼呢？原因非常簡單，光線需要時間才能穿越空間。我們來想像一下：假設大雄想使用任意門走到對面馬路，在他踏進任意門之前，已經有光線從他身上出發並開始飛越馬路。因為大雄穿過任意門並不需要時間，而光線橫越馬路卻需要時間，如果大雄穿過任意門後回頭一看，他就會看到他踏進任意門之前從他自己身上出發的光線。換句話說，大雄會看見仍在對面、還未踏進任意門的自己！

回到過去可能發生的矛盾

多啦 A 夢曾經解釋過，只要調節任意門把手上的刻度，任意門就可以接通不同地點的不同時間。所以，實際上使用任意門不單可以回到過去，更能夠穿越未來，不過能夠選擇的時間好像沒有時光機那樣長？這樣想，任意門應該是個輕便版本的時光機吧！

然而，任意門和時光機之類能夠穿梭時空的法寶，會為我們帶來邏輯困局。舉例說，如果回到過去阻止自己的父母生出自己，那麼自己究竟有沒有出生？如果沒有，那自己就不會回到過去阻止自己出生，所以自己就會出生，所以自己就會回到過去阻止自己出生，所以自己就不會出生⋯⋯

多啦 A 夢的作者藤子．F．不二雄肯定是知道這個邏輯悖論的。漫畫中很多個故事都涉及穿越時空改變歷史、與不同時間的自己相遇，甚至大雄與多啦 A 夢的整個故事都是基於「要改變大雄的命運」這個前提上。至於在現實世界之中，自然定律是否允許時空穿梭？就現代物理學來看，答案似乎是否定的。縱使愛因斯坦的廣義相對論在理論上允許蟲洞存在，從來沒有證據顯示它們真的存在於我們的可見宇宙之中。

即使如此，物理學仍然無阻任意門、時光機等等神奇的道具出現在漫畫和電影之中，激盪著人類的想像力。想像力是科學家的超能力，可惜現實裡沒有時光機，不然我們就可以去未來看看，小時候坐在電視機前看多啦 A 夢的孩子，有多少個成為未來的科學家？你是其中一個嗎？