Fizyk z Uniwersytetu Vanderbilt Lorenzo Gavassino przedstawił nowe wyjaśnienie Paradoksu Dziadka, jednej z najsłynniejszych przeszkód w podróżach w czasie.
Według jego badań mechanika kwantowa może wygładzić sprzeczności, które pojawiają się podczas powrotu do przeszłości. Praca została opublikowana w czasopiśmie Classical and Quantum Gravity (CQG).
Paradoks dziadka ma miejsce, gdy podróżnik w czasie cofa się w czasie i zabija swojego dziadka, zanim urodzili się jego rodzice. Uniemożliwia to jego własne narodziny, uniemożliwiając sam akt podróży.
Gavassino rozpatrzył tę kwestię z punktu widzenia termodynamiki i mechaniki kwantowej. Jego badania pokazują, że cofając się w czasie, entropia systemu – miara nieporządku – nie może dalej rosnąć. Zamiast tego tworzy się równoległa linia „entropii”, która łączy początek i koniec pętli czasowej.
Takie podejście pozwala wyobrazić sobie sytuacje, w których zdarzenia mające miejsce w przeszłości mogą być odwracalne. Na przykład śmierć dziadka można „poprawić”, a pamięć podróżnika o jego czynach może zostać wymazana, eliminując w ten sposób sprzeczność.
Podróże w czasie stają się możliwe dzięki tzw. „zamkniętym krzywym czasu” – pętlom przewidzianym przez ogólną teorię względności. Mogą powstawać w ekstremalnych środowiskach, takich jak czarne dziury, gdzie przestrzeń i czas są maksymalnie zakrzywione. Aby jednak zrozumieć, jak cząstki kwantowe zachowują się w takich warunkach, konieczne jest jeszcze głębsze zbadanie interakcji mechaniki kwantowej i ogólnej teorii względności – zagadnienia, nad którym naukowcy nadal pracują.
Chociaż odkrycia Gavassino nie oznaczają, że można już zbudować wehikuły czasu, otwierają one nowe horyzonty w badaniu natury czasu i przestrzeni.
„Często zakłada się, że we Wszechświecie z Zamkniętymi Krzywymi Czasopodobnymi (CTC) ludzie mogą 'podróżować w przeszłość'” – pisze dr Gavassino. „Na pierwszy rzut oka wydaje się to oczywistym wnioskiem, ponieważ (w wystarczająco dużej skali) można postrzegać krzywą czasopodobną jako linię świata hipotetycznego statku kosmicznego podróżującego przez czasoprzestrzeń. Jednak aby potwierdzić, że jest to rzeczywista podróż w przeszłość, musimy najpierw omówić, co dzieje się z pasażerami (tj. z makroskopowymi systemami cząstek), gdy kończą podróż w obie strony”.
„Na przykład rozważmy następujące pytanie: „Czy Alicja może spotkać swoje młodsze ja na końcu podróży?”. Odpowiedź na to i podobne pytania ostatecznie sprowadza się do określenia statystycznej ewolucji nierównowagowych układów termodynamicznych na CTC”.
Ogólna teoria względności Einsteina zakłada, że podróż w czasie do przeszłości może być teoretycznie możliwa pod pewnymi warunkami, na przykład w przypadku nietypowych geometrii czasoprzestrzeni, np. przekraczalnych tuneli czasoprzestrzennych, strun kosmicznych lub podróży z prędkością większą niż prędkość światła.
Jednak nawet gdyby takie zjawiska były możliwe do osiągnięcia, naukowcy od dawna zmagają się z logicznymi sprzecznościami, jakie wprowadzają podróże w czasie. W szczególności paradoksy związane z wiedzą o przyszłości sprawiają, że podróże w czasie są nieprawdopodobne.
Paradoks spójności jest często uważany za kamień węgielny zagadek podróży w czasie, który stawia pytanie, co się stanie, jeśli podróżnik w czasie zmieni przeszłość w sposób, który uniemożliwi jej istnienie.
Powszechnie znany jako „paradoks dziadka”, paradoks spójności jest podstawą science fiction, często eksplorowany w opowieściach o podróżach w czasie. Na przykład w filmie Powrót do przyszłości z 1985 roku główny bohater, Marty McFly, przypadkowo tworzy paradoks, który uniemożliwia spotkanie się jego rodzicom, narażając własne istnienie.
W swoim najnowszym artykule dr Gavassino oferuje prowokacyjne rozwiązanie największych logicznych wyzwań podróży w czasie. Według niego, we wszechświecie z zamkniętymi krzywymi czasopodobnymi (CTC) prawa mechaniki kwantowej z natury wymazałyby wiele paradoksów podróży w czasie.
Jednym z najbardziej niezwykłych odkryć badania jest wymazywanie wspomnień osób lub systemów podróżujących na CTC. Tworzenie pamięci, ściśle związane ze wzrostem entropii w czasie, jest z natury niestabilne na CTC z powodu odwrócenia entropijnej strzałki czasu.
Gdy w drugiej połowie podróży entropia maleje, wszystkie procesy — łącznie z zapamiętywaniem — ulegają odwróceniu, przez co podróżny nie jest w stanie przypomnieć sobie swoich doświadczeń w trakcie podróży.
Zjawisko to zapewnia, że ??żaden obserwator wewnątrz pętli nie może ingerować w swoją przeszłość ani tworzyć paradoksów przyczynowo-skutkowych, gdyż jego pamięć i stany wewnętrzne zostają skutecznie „zresetowane” po zakończeniu podróży.
Mówiąc najprościej, podróże w czasie mogą być teoretycznie możliwe, jednak odkrycia dr. Gavassino pokazują, że zmiana przeszłości jest zasadniczo niemożliwa.
Entropia odgrywa kluczową rolę w zrozumieniu fizyki pętli czasowych. W zwykłych systemach entropia — miara nieporządku — stale wzrasta, zapewniając wyraźną strzałkę czasu.
Jednakże odkrycia dr. Gavassino pokazują, że CTC narzucają okresowe ograniczenie na entropię, wymagając, aby powracała ona do swojej minimalnej wartości w określonych punktach pętli.
Zjawisko to jest zgodne z twierdzeniem Poincarégo o rekurencji, które przewiduje, że skończone, izolowane układy ostatecznie powrócą do swoich stanów początkowych. W przypadku CTC powrót ten następuje w regularnych odstępach czasu, dyktowanych przez właściwości krzywej.
Badania dr. Gavassino pokazują, jak mechanika kwantowa zapewnia samospójność pętli czasowych. Badanie pokazuje, że poziomy energii systemów poruszających się na CTC są skwantowane, dzięki czemu wszystkie procesy pozostają spójne i samokorygujące.
„Wyniki te poszerzają naszą wiedzę na temat kwantowych właściwości czasu i pokazują, że można pokonać konwencjonalne ograniczenia” – zauważa autor pracy.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz