НаверхФизик заявил о решении парадокса убитого дедушки
Теперь путешествия во времени стали (теоретически) возможными
Долгое время считалось, что путешествия во времени невозможны, в том числе из-за печально известного «парадокса дедушки». Эта головоломка задаёт вопрос: что произойдёт, если кто-то отправится в прошлое и не даст своему дедушке завести детей, тем самым уничтожив существование путешественника? Однако новое исследование, возможно, разрешило эту проблему.
Объединив общую теорию относительности, квантовую механику и термодинамику, учёные продемонстрировали, что путешествия во времени могут быть возможны без логических противоречий.
Физика временных петель
Наше повседневное понимание времени основано на ньютоновской физике, согласно которой события развиваются линейно, от прошлого к будущему. Но общая теория относительности Эйнштейна, завершённая в 1915 году, опровергает это интуитивное предположение. Она показывает, что ткань пространства-времени может вести себя вопреки здравому смыслу, о чём свидетельствуют такие явления, как чёрные дыры. Одно из самых захватывающих предсказаний теории — потенциальное существование замкнутых времени подобных кривых — путей в пространстве-времени, которые замыкаются сами на себя, теоретически позволяя путешественнику вернуться в прошлое.
«В общей теории относительности все формы энергии и импульса действуют как источники гравитации, а не только масса», — сообщил LiveScience по электронной почте автор исследования Лоренцо Гавассино, физик из Университета Вандербильта. «Это означает, что если материя вращается, она может «перетаскивать» за собой пространство-время. Хотя этот эффект незначителен для планет и звёзд, что, если бы вращалась вся Вселенная?»
Во вселенной, где вся материя вращается, пространство-время может настолько искривиться, что время фактически замкнётся само на себя, образовав петлю. Космический корабль, путешествующий по такой петле, теоретически может вернуться в исходную точку не только в пространстве, но и во времени. Хотя наша вселенная в целом, похоже, не вращается таким образом, вращающиеся массы, такие как чёрные дыры, могут создавать аналогичные эффекты, формируя потенциальную среду для замкнутых времениподобных кривых.
Парадоксы путешествий во времени
Одна из самых больших проблем, связанных с путешествиями во времени, заключается в парадоксах, которые они порождают. Парадокс дедушки — лишь один из примеров. Эти проблемы возникают из-за того, что мы предполагаем, что законы термодинамики, регулирующие тепло и энергию, будут нормально работать в замкнутой временной петле.
«На самом деле закон возрастания энтропии — термодинамическая величина, измеряющая степень беспорядка в системе, — это единственный закон физики, который позволяет отличить прошлое от будущего, — сказал Гавассино. — Насколько нам известно, энтропия — единственная причина, по которой мы помним прошлые события и не можем предсказать будущие».
Энтропия влияет на многие аспекты нашей повседневной жизни — от старения нашего тела до обработки воспоминаний. Даже такие простые действия, как ходьба, зависят от трения, которое само по себе увеличивает энтропию. Так как же эти процессы будут вести себя во временной петле?
Квантовое решение парадоксов
Исследование Гавассино, опубликованное 12 декабря 2024 года в журнале Classical and Quantum Gravity, предлагает интригующее решение. Вдохновившись работой физика Карло Ровелли, он продемонстрировал, что поведение термодинамики кардинально меняется на замкнутой времениподобной кривой. На такой петле возникают квантовые флуктуации, которые могут уничтожить энтропию — процесс, кардинально отличающийся от того, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни.
Эти колебания могут иметь серьёзные последствия для путешественника во времени. Например, при уменьшении энтропии воспоминания человека могут исчезнуть, а старение — пойти вспять. «Увеличение энтропии — причина нашей смерти. Что произойдёт, если обратить смерть вспять?» — спросил Гавассино. Это явление может даже сделать необратимые события, такие как убийство собственного деда, временными в рамках временной петли, полностью устранив парадокс.
«Большинство физиков и философов в прошлом утверждали, что если путешествия во времени возможны, то природа всегда найдёт способ избежать противоречивых ситуаций, — сказал Гавассино. — Был введён „принцип самосогласованности“, предполагающий, что всё должно быть согласовано для создания логически последовательной истории. Моя работа представляет собой первое строгое обоснование этого принципа самосогласованности непосредственно на основе установленных физических законов. В частности, я применил стандартную систему квантовой механики — без дополнительных постулатов или спорных предположений — и продемонстрировал, что самосогласованность истории естественным образом вытекает из квантовых законов.
Теоретические и практические выводы
Хотя выводы Гавассино представляют собой убедительную теоретическую основу для путешествий во времени, остаётся открытым вопрос: существуют ли замкнутые времениподобные кривые в реальной Вселенной? Большинство физиков настроены скептически. В 1992 году Стивен Хокинг, например, выдвинул знаменитую гипотезу о «защите хронологии», предположив, что законы физики могут препятствовать образованию временных петель. Это может быть связано с тем, что пространство-время становится сингулярным — или разрушается — непосредственно перед образованием петли.
Тем не менее работа Гавассино ценна тем, что расширяет границы нашего понимания.
«Что мне кажется интересным в этой теме, так это то, что она заставляет нас задуматься о роли энтропии в формировании нашего восприятия Вселенной. Это, пожалуй, моя любимая тема во всей физике», — сказал Гавассино.
Даже если временных петель не существует, их изучение и моделирование могут помочь разобраться в реальных явлениях. Например, исследование того, как реальная энтропия развивается и ведёт себя на замкнутой траектории на субатомном уровне, может дать удивительное представление о поведении субатомных систем и их термодинамике.
Связанные истории
- Руководство для начинающих по путешествиям во времени
- Откуда взялась концепция путешествий во времени?
- Могут ли люди использовать чёрные дыры для путешествий во времени?
