Путешествия во времени долго оставались загадкой для теоретической физики из-за так называемого «парадокса убитого дедушки»: что произойдет, если путешественник в прошлое помешает своему дедушке иметь детей, тем самым отрицая свое существование? Новое исследование предлагает решение этой дилеммы. В своей работе Лоренцо Гавассино, физик из Университета Вандербильта, объединил общую теорию относительности, квантовую механику и термодинамику, чтобы показать, что путешествие во времени может быть возможным без логических противоречий.
Традиционное представление о времени основано на ньютоновской физике, где события разворачиваются линейно. Однако общая теория относительности Эйнштейна, завершенная в 1915 году, показывает, что пространство-время может иметь формы, которые даже противоречат здравому смыслу, например, черные дыры. Одним из самых интригующих ее предсказаний являются замкнутые временные кривые — петли в пространстве-времени, которые позволяют путешественнику вернуться в прошлое.
Лоренцо объясняет, что все формы энергии и импульса влияют на гравитацию. Например, если материя вращается, она может «тянуть» за собой пространство-время. Этот эффект почти незаметен на планетах и звездах, но, если вся Вселенная вращалась бы, пространство-время могло бы искривиться настолько, что время образовало бы петлю. В такой системе космический корабль мог бы вернуться в исходную точку не только в пространстве, но и во времени.
Парадоксы путешествий во времени
Основной проблемой таких путешествий являются парадоксы, которые они создают. «Парадокс убитого дедушки» — лишь один пример. Они возникают из-за предположения, что законы термодинамики, которые управляют теплом и энергией, действуют одинаково и на временных петлях.
Закон роста энтропии, измеряющий степень беспорядка в системе, является единственным физическим законом, который различает прошлое и будущее. Энтропия определяет многие аспекты нашей жизни — от старения до памяти. Но как эти процессы будут работать во временной петле?
Квантовое решение парадоксов
Исследование Гавассино, опубликованное в журнале Classical and Quantum Gravity, предлагает интересное решение. Опираясь на работы физика Карло Ровелли, он доказал, что термодинамика меняется на замкнутой временной кривой из-за квантовых флуктуаций, которые могут уменьшить энтропию. Это открытие означает, что воспоминания могут исчезать, а старение может вернуться обратно.
Например, уменьшение энтропии может сделать смерть временной во временной петле. «Большинство физиков и философов считали, что природа всегда будет избегать противоречивых ситуаций, но мое исследование показывает, что логическая последовательность истории естественно вытекает из квантовых законов», — отмечает Гавассино.
Практические последствия
Несмотря на теоретическую основу, вопрос, существуют ли замкнутые временные кривые в реальной Вселенной, остается открытым. В 1992 году Стивен Хокинг выдвинул «гипотезу защиты хронологии», предполагая, что законы физики помешают образованию временных петель. Например, пространство-время может становиться сингулярным перед образованием петли.
Тем не менее исследование Гавассино полезно для расширения нашего понимания природы энтропии. Даже если петли времени не существуют, их моделирование поможет лучше понять субатомные системы и их термодинамику. «Энтропия является одной из ключевых тем в физике, которая формирует наше восприятие Вселенной», — заключает Гавассино.
Ранее мы объясняли загадки темной энергии и бесконечного расширения.
По материалам livescience.com
