De flesta forskare håller med om att möjligheten till tidsresa direkt dikteras av ekvationerna som är grundläggande för vår världs fysik. Men även själva tanken på möjligheten till ett sådant äventyr väcker många frågor. Låt oss leta efter svar i vårt material.
Och det finns många frågor. Kommer resenären att resa till en av de parallella universerna i multiversen eller stanna i sin egen? Kommer gästen i tid att använda samma möjligheter som "värdarna" i sin tidsram?
Vår spaltist, fysiker Daria Zaremba, talar om paradoxerna som uppstår på en tidsresenärs väg. Hennes tidigare material, tillverkat i form av en ordbok, ägnas åt de teoretiska möjligheterna för sådana resor, i detta - "hinder" kommer att beaktas.
I - Everetts tolkning
Everetts tolkning är en tolkning av kvantmekanik, enligt vilken vi lever i en mångfald - en värld i många världar, där nya parallella universer ständigt föds med samma lagar, men olika tillstånd.
Enligt Everetts tolkning, varje gång du gör ett val - till exempel att laga borscht, inte soppa med nudlar, att sätta på en svart skjorta istället för en vit - visas ett parallellt universum i världen där du gjorde motsatt val och laga soppa i en vit skjorta.
Det vill säga att varje kastning av ett mynt "delar" universum i två världar med motsvarande resultat eller med andra ord tillstånd. De kommer att vara identiska med varandra, men i var och en av dem, på grund av ett annat initialt tillstånd (huvud / svansar), kommer historiens gång att vara annorlunda.
Kampanjvideo:
Everetts tolkning i många världar.
Denna modell av universum i många världar används ofta av forskare för att undvika paradoxer i tidsresor. Vissa teoretiska fysiker tror att resor till det förflutna inte är annat än att resa in i ett sådant parallellt universum och inte alls resa tillbaka längs resenärens egen tidslinje.
P - paradoxer
Tidsresor-paradoxen är en situation där ett system på grund av förekomsten av en tidsmaskin befinner sig i ett tillstånd som är oförenligt med lagarna som reglerar utvecklingen av detta system.
Trots de många sätt som motiveras av de väl etablerade lagarna inom fysik och matematik, är inställningen till tidsresor i vetenskapliga kretsar skeptisk. Det främsta skälet är de paradoxer som uppstår från sådana resor.
Det bör noteras här att paradoxer är uteslutande karakteristiska för resor till det förflutna. I allmänna termer inträffar en paradox när användningen av en tidsmaskin bryter mot fysiklagarna och / eller logiken.
Föreställ dig till exempel att du har en kraftfull laserstråle som du leder in i en tidsmaskinportal. När du lämnar det ställer du in ett spegelsystem så att den utgående strålen reflekteras och återgår till tidsmaskinen.
På utgången får du alltså en stråle med dubbla intensiteten (dubbelt så kraftfull). När en sådan stråle studsas tillbaka och slås tillbaka kommer en laser med en intensitet som är fyra gånger större än den första strålen ut ur portalen.
Genom sådana manipulationer visar det sig att det är möjligt att omedelbart skapa en källa för generering av oändlig energi. Brottet mot fysiska grundläggande lagar är uppenbart.
Det finns många sådana paradoxer, men det mest kända och diskuterade är den så kallade "farfarens paradox". Det består främst i det faktum att resenären, som ändrar sitt förflutna, bryter mot kausalitetsprincipen.
Föreställ dig att du under en lång tid levde med en känsla av hat mot din farfar, vars tyranni nästan nådde Hitlers nivå. Och här får du en unik möjlighet: att använda tidsmaskinen, återvända till det förflutna och döda denna monströsa person.
Föreställ dig nu att du hamnar med din släkting vid hans födelse. Vad händer i det här fallet? Dina föräldrar kommer inte att föds såväl som dig själv, och därför kan du inte … döda din farfar vid födseln. Så här uppstår kausalens paradox.
C - Superposition
Kvantsuperposition är ett fenomen i kvantmekanik där varje partikel kan vara samtidigt i alternativa (ömsesidigt exklusiva) tillstånd.
Till exempel kan en elektron samtidigt rotera åt höger och vänster, en kvantbit ("qubit" är en informationsenhet i en kvantdator) kan samtidigt ha värden 0 och 1.
1991 upptäckte den brittiska teoretiska fysikern David Deutsch att genom att överföra kvantitetsprincipen för superposition till makrokosmos är det möjligt att undvika paradoxerna i tidsresor.
Superposition i multiversum.
Först fann forskaren att när en resenär återvänder till det förflutna, han faktiskt inte rör sig längs sin egen tidslinje, utan flyttar till en alternativ tidslinje eller, med andra ord, till ett parallellt universum.
Föreställ dig till exempel att du gick ner på gatan och plötsligt märkte din favoritskådespelare, som lugnt stod vid vägsidan. Det oväntade ögonblicket slår dig från banan, och du fryser som en idol.
För närvarande kör en bil av ett prestigefylld märke upp till vägen och tar bort skådespelaren du älskar i en okänd riktning. Vill du ändra den här situationen flyttar du tillbaka i tiden i 20 minuter, och den här gången får du fortfarande mod och bestämmer dig för att prata med stjärnan.
Men skådespelaren uppträder helt annorlunda än vad du kommer ihåg, han uppförde sig. Du kan inte förutsäga hans handlingar, konversationen pågår av en slump, och han kanske inte vill komma in i bilen, men bestämmer sig för att presentera den här kvällen för sin oupphörliga fan.
Det vill säga, det kommer inte längre vara det förflutna som är intryckt i ditt minne - det är inte ditt förflutna. Ditt förflutna förblev i ditt hemuniversum (det kunde inte försvinna någonstans, eftersom lagen om bevarande av energi och information fungerar i världen).
Denna teori överensstämmer med tolkningen av många världar av kvantmekanik av Hugh Everett, som antar att det finns en multivers med ständigt förgrenade parallella universum.
För det andra, enligt Deutsch, när en resenär går in i det förflutna, är han i ett tillstånd av superposition, eftersom han samtidigt flyttar in i två parallella universum med alternativa tillstånd: i en av dem dödar han sin farfar och följaktligen tappar han möjligheten att födas, och i det andra förblir han oskadd.
Alternativa tidslinjer.
Sannolikheten för var och en av dessa händelser är. I detta fall kommer resenären att förbli medveten endast i universum där han inte skapade en paradox.
U - Smala möjligheter
Smala möjligheter - enligt en av teorierna är de enda möjligheterna som en resenär i det förflutna kan bortskaffa.
Det finns en teori om att resenären inte har full fri vilja när han reser tidigare. Till hans förfogande finns det bara möjligheter, till exempel att bestämma placeringen av delar av hans egen kropp i rymden inom en snar framtid.
Så han kan skrapa näsan, gå längs gatan eller vinka till en vän. Men han kommer inte att kunna förverkliga bredare möjligheter - till exempel att sälja en lägenhet, begå mord eller avbryta sina föräldrars bröllop.
Vad betyder det? När du vinkar din hand för att hälsa en vän är en manifestation av en smal möjlighet, men om du vinkar din hand på en auktion och lägger ett bud på en Van Gogh-målning, finns det redan en stor förmåga.
Samtidigt inträffar uppdelningen i smala och breda möjligheter beroende på om deras genomförande behöver "stöd" av yttre omständigheter, "svar" -åtgärder från "omvärlden".
Detta är särskilt skrivet av professor i filosofi Kadri Wichwellin - en forskare inom området etik, metafysik och fri vilja samt teoretisk fysiker Bradford Skow - i samband med att lösa paradoxen för den mördade farfar.
X - Hawkings fest
Hawking's Party är ett experiment av den berömda fysikern och kosmologen Stephen Hawking för att bevisa möjligheten eller omöjligheten för tidsresor.
2009 genomförde Stephen Hawking ett fantastiskt experiment. Han organiserade ett riktigt parti för tidens resenärer! Allt såg traditionellt ut: musik, ballonger, snacks. Förutom en detalj: ingen utom Hawking själv var på festen.
Och allt för att fysikern skickade inbjudan att delta i denna fest efter själva "firandet". Enligt Stefans logik, om tidsresor verkligen är möjlig, så kommer någon som kommer från framtiden att hitta den här inbjudan och komma tillbaka vid festtiden.
Hawkings festinbjudan.
Men andra forskare som David Deutsch drar slutsatsen att detta aldrig kommer att hända. För att resa till andra tider reser resenären faktiskt till andra universum, som är anslutna på ett speciellt sätt.
De där resenären har en tidsmaskin är sammankopplade, medan de där han ännu inte har skapat förblir isolerade.
Fysikern beskrev sina slutsatser i det grundläggande arbetet "Universums struktur". Det betyder att om Deutsch har rätt, kommer du och jag aldrig turen att se turister från framtiden tills vi bygger vår tidsmaskin.
C - Censurbrott mot kausalitet
Censur av överträdelsen av kausalitet är principen om förbudet mot brott mot kausalitet i resor till det förflutna som antagits av olika teorier.
Författaren till en av teorierna som”försvarar” kausalitetsprincipen när man reser till det förflutna är mästaren av kvantdatorer, den amerikanska fysikern Seth Lloyd.
Enligt Lloyds teori, när en resenär reser tillbaka i tiden, kommer vissa åtgärder som planeras av honom (som att döda sin farfar eller en kopia av sig själv) inte slutföras av honom av skäl som är oberoende av hans vilja.
I detta fall blev principen om efterval eller efterföljande val, som verkar inom kvantmekanik, fysikens "arbetsprincip".
Kärnan ligger i det faktum att elementära partiklar i kvantvärlden omedelbart kan välja den "korrekta" lösningen från flera möjliga (detta är förresten kvantdatorernas "hemlighet för framgång").
Här är ett exempel som Seth Lloyd och hans team experimentellt visade. Forskare har teleporterat en foton (i kvantvärlden används fenomenet teleportering i full gång).
Enligt forskaren inträffar dessutom fotonens rematerialisering (utseende) i tid tidigare än dess dematerialisering (försvinnande). Med andra ord, rematerialisering sker tidigare.
Således får vi ett tidsintervall när båda kopiorna av fotonen existerar tillsammans. Detta kan rimligen betraktas som en simulering av en fotons tidsresa.
Nu provocerar vi en paradox - vi skjuter ihop båda kopiorna av fotonen. Vad kommer att hända? Absolut ingenting. Som Seth noterade i en intervju med The New Mexico, oavsett hur många gånger du tar fotona närmare varandra, i sista stund kommer en av dem alltid att sakna, ändra kurs på grund av plötsliga kvantfluktuationer.
Detta beror på att en kollision med dess kopia ger upphov till en paradox och ett sådant "beslut" kommer att vara "fel" för en foton.
Enligt forskaren kan detta också hända med handlingarna från en resenär i det förflutna: kedjan av orsak-och-effekt-relationer kommer säkert att brytas någonstans, och den lumska planen att döda farfar kommer inte att slutföras. Kanske kommer samma kvantfluktuationer till exempel att få kulan att missa.
Forskare har länge noterat att universum fungerar enligt principen om en kvantdator, och själv "beräknar" dess tillstånd på kvantnivå. Kanske, enligt samma princip, kommer den att kunna "störa" resenärens handlingar i det förflutna för att undvika paradoxer.
Paradoxen med kränkning av kausalitet löstes på liknande sätt av den ryska teoretiska fysikern Igor Novikov. Han valde Polchinsky-paradoxen som grund - en annan formulering av farfars paradox.
Paradoxen av kränkning av orsak-och-effekt-förhållanden på exemplet med Polchinskys paradox.
I denna paradox rullar bollen och träffar tidsmaskinens portal, transporteras några sekunder in i det förflutna och träffar dess kopia så att den inte längre faller in i tidsmaskinen.
Enligt Novikovs beslut kommer bollen alltid att rulla ut ur tidsmaskinen i en sådan vinkel att den definitivt kommer att trycka en kopia av sig själv i riktning mot portalen.
Så Novikov formulerade sin princip om självkonsistens, som säger: när han flyttar in i det förflutna, sannolikheten för en handling som förändrar en händelse som redan har hänt för resenären tenderar att bli noll.
Men vi kommer förmodligen inte att kunna prata mer i detalj om lösningen på "skyddet av kronologi" när vi reser till det förflutna tills vi får en mycket bättre förståelse av beskaffenheten mellan tyngdkraften och kvantmekaniken.
Daria Zaremba
