Новое исследование изучает квантовое решение парадокса дедушкиного путешествия во времени

Однако в новом исследовании предлагается разрешить эти противоречия, объединив общую относительность, квантовую механику и термодинамику.

Ньютоновская физика представляет время как линейное, но общая теория относительности Эйнштейна, завершенная в 1915 году, бросает вызов этому представлению. Она показывает, что пространство-время может изгибаться и искривляться, что позволяет создавать такие явления, как черные дыры.

Одним из наиболее интригующих предсказаний является существование замкнутых кривых, похожих на время, — путей в пространстве-времени, которые зацикливаются на самих себе, теоретически позволяя путешествовать во времени.

«В общей теории относительности все формы энергии и импульса выступают в качестве источников гравитации — не только масса», — объясняет Лоренцо Гавассино, физик из Университета Вандербильта.

Он предположил, что если бы Вселенная вращалась, то она могла бы искривить пространство-время в петлю. Хотя наша Вселенная не вращается подобным образом, аналогичные эффекты возникают вокруг вращающихся масс, таких как черные дыры, потенциально создавая среду для временных петель.

Парадоксы путешествий во времени возникают потому, что они бросают вызов термодинамике, в частности энтропии — мере беспорядка в системе. «Энтропия — единственная причина, по которой мы помним прошлые события и не можем предсказать будущие, — отметил Гавассино.

Она управляет повседневным опытом, от старения до памяти». Во временной петле энтропия может вести себя по-другому, что поднимает вопросы о таких процессах, как старение или сохранение памяти.

Исследование Гавассино, опубликованное в журнале Classical and Quantum Gravity 12 декабря 2024 года, предполагает, что квантовые флуктуации на замкнутой кривой, похожей на время, могут обратить энтропию вспять. Это может стереть воспоминания, обратить вспять старение или сделать временными такие события, как парадокс дедушки.

«Увеличение энтропии — причина, по которой мы умираем. А что произойдет, если инвертировать смерть?» спросил Гавассино.

Его работа основывается на идеях физика Карло Ровелли и согласуется с «принципом самосогласованности», который утверждает, что события естественным образом корректируются, чтобы избежать противоречий.

Гавассино продемонстрировал этот принцип с помощью стандартной квантовой механики, показав, что связность истории естественным образом вытекает из квантовых законов.

Вопрос о том, существуют ли замкнутые кривые, похожие на время, остается неясным. Стивен Хокинг в 1992 году предложил «гипотезу защиты хронологии», предположив, что физика может предотвратить появление петель времени. Тем не менее, работа Гавассино расширяет границы.

Даже если путешествия во времени окажутся невозможными, понимание энтропии во временных петлях может открыть понимание субатомных систем и термодинамики. «Это заставляет нас задуматься о роли энтропии в формировании наших представлений о Вселенной», — заметил Гавассино.

Исследование Гавассино открывает новые горизонты в понимании не только временных петель, но и взаимодействия между различными областями физики. Понимание того, как квантовые флуктуации могут влиять на энтропию, может привести к новым открытиям в термодинамике и статистической физике. Это также может изменить наши представления о времени как о линейной сущности, показывая, что оно может иметь гораздо более сложную структуру, чем принято считать.

Тем не менее, обсуждение путешествий во времени с научной точки зрения требует дальнейших исследований и осмысления. Возможно, даже если создание временных петель окажется невозможным, само изучение этих концепций заставляет нас пересмотреть фундаментальные принципы, управляющие Вселенной. Физики, расположенные по ту сторону этой загадочной грани, могут увидеть не только новые физические теории, но и более глубокие философские вопросы о существовании и восприятии времени.

Таким образом, даже если наука не сможет подтвердить практическую возможность путешествий во времени, новые открытия в этой области обогатят наше понимание природы реальности.