Пътуването във времето отдавна се отхвърля като невъзможно отчасти поради прословутия парадокс на дядото. Тази главоблъсканица пита какво би се случило, ако някой пътува назад във времето и попречи на дядо си да има деца, като по този начин изтрие съществуването на самия пътник. Ново изследване обаче може да е разрешило този проблем.
Чрез комбиниране на общата теория на относителността, квантовата механика и термодинамиката, изследването показва, че пътуването във времето може да е осъществимо, без да води до тези логически противоречия.
Физиката на времевите примки
Разбирането ни за времето се корени в Нютоновата физика, където събитията се развиват линейно от миналото към бъдещето. Но общата теория на относителността на Айнщайн, завършена през 1915 г., оспорва това интуитивно предположение. Тя разкрива, че тъканта на пространство-времето може да се държи по начини, които противоречат на здравия разум, както се вижда от явления като черни дупки. Едно от най-завладяващите предсказания на Айнщайн е потенциалното съществуване на затворени времеподобни криви – нпътища през пространство-времето, които се връщат обратно към себе си, теоретично позволявайки на пътника да преразгледа миналото.
„В общата теория на относителността всички форми на енергия и инерция действат като източници на гравитация – не само масата“, казва в имейл до Live Science авторът на изследването Лоренцо Гавасино, физик от университета Вандербилт. „Това означава, че ако материята се върти, тя може да „влачи“ пространство-времето заедно със себе си. Докато този ефект е незначителен за планетите и звездите, какво ще стане, ако цялата Вселена се върти?“
Във вселена, в която цялата материя се върти, пространство-времето може да стане толкова изкривено, че времето ефективно да се огъва обратно към себе си, образувайки примка. Космически кораб, пътуващ по такава верига, може теоретично да се върне в началната си точка не само в пространството, но и във времето. Въпреки че нашата Вселена като цяло не изглежда да се върти по този начин, въртящите се маси – като черни дупки – могат да произведат подобни ефекти, създавайки потенциални среди за затворени времеви криви.
Парадоксите на пътуването във времето
Едно от най-големите предизвикателства пред пътуването във времето се крие в парадоксите, които създава. Парадоксът на дядото е само един пример. Тези проблеми възникват, защото предполагаме, че законите на термодинамиката, законите, които управляват топлината и енергията, биха функционирали нормално във времева примка.
"Всъщност законът за нарастващата ентропия – термодинамично количество, което измерва степента на безпорядък в една система – е единственият закон на физиката, който прави разлика между миналото и бъдещето", казва Гавасино. „Доколкото ни е известно, ентропията е единствената причина да си спомняме минали събития и да не можем да предвидим бъдещи.“
Ентропията управлява много от нашите ежедневни преживявания – от начина, по който телата ни стареят, до начина, по който обработваме спомените. Дори прости действия като ходене разчитат на триене, което само по себе си увеличава ентропията. И така, как биха се държали тези процеси във времева примка?
Квантово решение на парадоксите
Изследването на Гавасино, публикувано на 12 декември 2024 г. в списанието Classical and Quantum Gravity, предоставя интригуващо решение. Черпейки вдъхновение от работата на физика Карло Ровели, той демонстрира, че поведението на термодинамиката се променя фундаментално върху затворена времеподобна крива. В такава крива възникват квантови флуктуации, които могат да изтрият ентропията – процес, коренно различен от това, което преживяваме в ежедневие.
Тези колебания могат да имат драматичен ефект върху пътника във времето. Например, когато ентропията намалява, спомените на човек могат да изчезнат и стареенето ще се обърне. „Увеличаването на ентропията е причината, поради която умираме. Какво се случва, когато обърнете смъртта?“, пита Гавасино. Това явление може дори да направи необратими събития, като убийството на дядото, временно във времева примка, анулирайки напълно парадокса.
„Повечето физици и философи в миналото са твърдели, че ако пътуването във времето съществува, природата винаги ще намери начин да предотврати противоречиви ситуации“, казва Гавасино. „Беше въведен „принцип на самосъгласуваност“, който предполага, че всичко трябва да се подреди, за да създаде логически съгласувана история. Моята работа предоставя първото строго извеждане на този принцип на самосъгласуваност директно от установената физика. По-конкретно, приложих стандартната рамка на квантовата механика – без допълнителни постулати или противоречиви предположения – и демонстрирах, че самосъгласуваността на историята естествено следва от квантовите закони."
Теоретични и практически изводи
Въпреки че откритията на Гавасино предлагат убедителна теоретична рамка за пътуване във времето, остава въпросът: Съществуват ли наистина затворени времеподобни криви в реалната вселена? Повечето физици са скептични. През 1992 г. Стивън Хокинг например предложи „хипотеза за защита на хронологията“, предполагайки, че законите на физиката могат да предотвратят формирането на времеви примки. Това може да включва пространство-времето да стане сингулярно – или да се разпадне – точно преди да може да се установи примка.
Все пак работата на Гавасино е ценна за разширяване на границите на нашето разбиране.
„Това, което намирам за интересно в тази тема, е начинът, по който ни кара да мислим за ролята на ентропията в генерирането на нашия опит за Вселената, което вероятно е любимата ми тема в цялата физика“, казва Гавасино.
Дори и времевите примки да не съществуват, разбирането и моделирането им може да даде представа за реални явления. Например изследването на това как реалната ентропия се развива и се държи по затворена траектория в субатомния мащаб, може да доведе до завладяващи прозрения за поведението на субатомните системи и тяхната термодинамика.
