物理學家如何消除時間旅行的祖父悖論

廣義相對論預言了封閉的類時間曲線（ctc）的存在，從理論上講，它將允許觀察者穿越到過去，並與過去的自己互動。這就提出了這樣一個問題：這是否會產生祖父悖論。

物理學中占主導地位的正規化依賴於這樣一種思想，系統根據動力學定律隨時間而演化，如果您知道特定時間的系統狀態，就可以告訴我們該系統的整個歷史。但是廣義相對論挑戰了這一觀點。

描述時空幾何與質能關係的愛因斯坦方程，其解包含封閉的類時曲線（CTCs）​。這樣一條曲線上的事件既可能發生在未來，也可能發生在過去，這就阻礙了根據“初始條件”問題對動力學的一般表述​。接下來的問題是，是否可能有一些更一般型別的動力學。

雖然CTC在我們的宇宙中是否可能存在仍是一個懸而未決的問題，考慮到超越普通時間觀的動力學也與其他研究領域有關。在一個結合了量子物理學和廣義相對論的理論中，預計時空會失去它的經典屬性，可能導致不確定的因果結構​。在一個完全不同的方向上，有人提出量子物理可以簡化為某種“逆向因果”的經典動力學​。

放棄普通因果關係的主要問題是所謂的“祖父悖論”​：一個時間旅行者可能殺死自己的祖父，從而阻止了自己的出生，導致了邏輯上的不一致。一種流行的方法認為祖父悖論使得CTC與經典物理不相容，而對量子物理進行適當的修改則可以恢復一致性。該方法的一個共同特徵是，即使在沒有CTC的時空區域中，或者在過去的時間旅行系統實際上未與任何事物發生互動的情況下，它們也假定與常規物理學有根本的區別​。

另一種不同的方法是所謂的“過程矩陣形式主義”，它以普通物理定律的區域性有效性為起點，並詢問哪種型別的全域性過程與這一假設相相容​。這個框架強制所有在普通時空中可能的操作在區域性區域中仍然可用。從量子角度考慮，這種方法也適用於經典物理學，經典過程的發現與事件之間的任何因果順序都不相容​。