Putovanje vremenom jedan je od najintrigantnijih koncepata fantazija. Ali to postavlja mnoga pitanja - i za fizičare i za filozofe - i može dovesti do različitih paradoksa. "Paradoks ubijenog djeda" jedan je od njih.
Koncept putovanja vremenom koristi se u punom zamahu u književnosti i kinu, bez obzira na žanr. Često su u središtu svih takvih priča promjene koje putnik unosi u događaje iz prošlosti, a koji vode u stvarne katastrofe u budućnosti. Vrijedno je sjetiti se barem priče Raya Bradburyja "And Thunder Rocked".
Ova dilema, poznata i kao paradoks ubijenog djeda, predstavlja glavni prigovor fizičara i filozofa na putovanje vremenom: moguće kršenje uzročnosti. I dok se putovanje kroz vrijeme još uvijek spekulira, vjerojatni ishodi kršenja uzročnosti i kako ih priroda može spriječiti žestoko se raspravlja među znanstvenicima poput Stephena Hawkinga i Kip Thornea.
Što je "paradoks ubijenog djeda"
Paradoks ubijenog djeda predstavlja hipotetsku situaciju u kojoj vremenski putnik putuje unatrag u vrijeme i učini nešto zbog čega nikad ne postoji (obično se smatra slučajnom smrću putnikova djeda) ili događajem koji njegovo putovanje onemogućuje … Paradoks je zbog činjenice da ta osoba nikada nije rođena. A budući da nikad nije postojao, kako se mogao vratiti u prošlost i ubiti djeda? Stoga, sama ideja putovanja vremenom vodi do mogućeg kršenja uzročnosti - pravila da uzrok uvijek prethodi učinku.
Prema Specijalnoj relativnosti, prošlost (uzrok) uvijek prethodi budućnosti (efekt) / Helen Klus.
Zamislimo scenarij u kojem talentirani mladi izumitelj - nazovimo ga Eugene - stvara vremenski stroj u 2018. godini. Budući da Eugene nikad nije poznavao svog djeda, odlučuje otputovati natrag u vrijeme kako bi ga upoznao. Nakon pažljivog istraživanja, otkrije točno gdje je bio njegov djed - još uvijek mlad i samohran - u 15:43, 22. studenoga 1960. Ulazi u vremenski stroj i započinje svoj put.
Promotivni video:
Nažalost, Zhenya sve uzima doslovno, a kad je otkrio gdje će mu biti djed, otišao je do tog istog mjesta. "Sletje" točno tamo gdje bi u tom trenutku trebao biti njegov djed … s vrlo predvidljivim rezultatom. Nakon brzog DNK testa, shvaća da je to zaista bio otac njegova oca, vraća se u auto i čeka njegov nestanak.
Što dalje činiti
Fizičari i filozofi predložili su nekoliko rješenja paradoksa. Novikov princip samokonzistentnosti, koji je 1970-ih razvio ruski fizičar Igor Dmitrievich Novikov (Evolucija svemira, 1979), predlaže korištenje geodetskih linija za opisivanje zakrivljenosti vremena (otprilike kako je zakrivljenost prostora opisana u Einsteinovoj Općoj teoriji relativnosti). Ove zatvorene, vremenski slične krivulje neće prekinuti nikakve uzročne veze koje se nalaze na istoj krivulji. Princip također pretpostavlja da će putovanje vremenom biti moguće samo u područjima gdje su ove zatvorene krivulje prisutne - na primjer, u prisutnosti crvotočina, kako su opisali Kip Thorne i kolege u svom radu iz 1988. "Wormholes", "Time Machines" i slabi energetski uvjeti (Wormholes), Vremenski strojevi i slabi energetski uvjeti). U ovom bi slučaju događaji bili ciklični i samo-dosljedni. To zauzvrat podrazumijeva da putnici u vremenu ne bi mogli promijeniti prošlost - bilo kroz nekakve fizičke barijere ili zbog nedostatka mogućnosti da se takav izbor. Dakle, koliko god se trudio Eugene, u tom trenutku ne bi uspio sletjeti svoj automobil, čak i da je iznenada odlučan ubiti svog djeda.
Igor Dmitrievich Novikov / Foto arhiva GAISh MSU.
Kasnije su ovu ideju proširili studenti Caltech-a Fernando Esheverria i Gunnar Klinghammer u suradnji s Kipom Thornom. U svom su članku predstavili bilijarsku loptu bačenu u prošlost kroz crvotočnu rupu duž putanje koja bi ga na kraju spriječila da uđe u nju. Ustvrdili su da će fizička svojstva crvotočine promijeniti putanju kuglice na takav način da ne može ometati samu sebe ili da lopta ne može ući u crvotočnu rupu zbog stvarnih smetnji izvana.
Stoga, ako slijedite Novikovu teoriju, bilo koje radnje vremenskog putnika postaju stvarna prilagodba, a promatrači ne mogu vidjeti te događaje na Cauchy-ovom horizontu.
Po povratku u 2018. godinu, naš Evgeny otkriva da je nestala kuća njegove obitelji, kao i drugi tragovi njenog postojanja. Nakon što je o naukovnicima iz Caltecha pročitao o teoriji Novikova i biljarskim kuglicama, on proklinje Svemir zbog neaktivnosti. I u ovom trenutku shvaća da možda Svemir nije intervenirao, jer je to zahtijevalo neke korektivne radnje. Vraća se u vremenski stroj kako bi promijenio svoje postupke i spasio svoju budućnost.
Rješenje za Esheverriju i Klinkhammer / Wikipedija.
Novokovljevo rješenje može izgledati pomalo naočigled, jer definitivno zahtijeva mnogo mehanizama koji su i dalje nepoznati fizici. Iz tog razloga, znanstvena zajednica odbacuje ovo rješenje „paradoksa ubijenog djeda“.
Može li postojati ekonomičnije rješenje paradoksa, izgrađeno na već postojećim aspektima fizike koje su unijele druge teorije? Ispada da hipoteza poput tumačenja kvantne mehanike u mnogim svjetovima može to pružiti.
Tumačenje kvantne mehanike u mnogim svjetovima žuri na spas
Tumačenje kvantne mehanike u mnogim svjetovima predložio je Hugh Everett III 1950-ih kao rješenje problema kolapsa valne funkcije uočen u Youngovom poznatom eksperimentu s dvostrukim prorezom.
Dok putuje kroz prorez, elektron se može opisati valnom funkcijom s ograničenom vjerojatnošću prolaska ili proreza 1 ili proreza 2. Kad se elektron pojavi na ekranu, izgleda kao zamućen val. I u drugim se slučajevima manifestira kao čestica. To se naziva kolaps valne funkcije. Drugim riječima, čini se da val nestaje, a čestica ostaje na svom mjestu. To je zauzvrat ključan čimbenik u kopenhagenskoj interpretaciji kvantne mehanike. Ali znanstvenici nisu razumjeli zašto se valna funkcija urušava.
Everett je postavio još jedno pitanje: pada li uopće valna funkcija?
Iznio je situaciju u kojoj valna funkcija nastavlja eksponencijalno rasti bez urušavanja. Kao rezultat toga, cijeli Svemir stječe jedno od dva moguća stanja: "svijet" u kojem je čestica prošla kroz utor br. 1 i "svijet" u kojem je čestica prošla kroz utor br. 2. Everett je tvrdio da se ista "podjela" država događa u svi kvantni događaji čiji višestruki ishodi postoje u različitim svjetovima u stanju superpozicije. Funkcija valova za nas izgleda kao da se urušava, budući da živimo u jednom od ovih svjetova koji nisu u mogućnosti međusobno komunicirati.
Dijagram podjele svjetova prema multi-svjetovnoj interpretaciji kvantne mehanike / Wikipedia.
Stoga, kad Eugene stigne 1960. godine, svemir je podijeljen. Više nije u onom svijetu iz kojeg je došao (neka to bude svijet br. 1). Umjesto toga, stvorio je i zauzeo novi svijet. Kada putuje u budućnost, kreće se zajedno s kronologijom ovog svijeta. Nikad u njemu nije postojao i, zapravo, nikada nije ubio svog djeda. Njegov djed i dalje postoji u dobrom zdravstvenom stanju u svijetu broj 1.
Rezimirati
Naravno, nijedno od predloženih rješenja i hipoteza putuje kroz vrijeme stvarnost. Einsteinova posebna teorija relativnosti i ograničenja brzine masovnog objekta postavljaju ozbiljne prepreke tome. Međutim, nude zagonetke zanimljivih rješenja. Ironično je da najvjerojatnije rješenje paradoksa "ubijenog djeda" dolazi iz jedne fizičke hipoteze koja je iznjedrila još fantastičnije priče od mnogih drugih ideja i hipoteza koje su iznijeli znanstvenici u prošlom stoljeću.
Zanimljivo je da tumačenje mnogih svjetova može također odgovoriti na još jednu zagonetku povezanu s putovanjem vremenom. Ako će takva tehnologija ikada biti išta više od mašte, gdje su sve putnici? Zašto nisu došli k nama da nam kažu o svom otkriću?
Vjerojatni odgovor je da živimo u iskonskom svijetu u kojem je suđeno da se stvore strojevi. A izumitelji i njihovi putnici jednostavno završavaju u drugim svjetovima koje sami stvaraju. Ako je to istina, tada će izum vremenskog stroja dovesti naš svijet do činjenice da će iz njega nestati mnogi fizičari i izumitelji.
Vladimir Guillen