Физик считает, что он решил «парадокс дедушки» в путешествиях во времени, но есть одна загвоздка

Путешествия во времени – излюбленная тема научной фантастики. Мы часто представляем себе, как бесстрашно меняем прошлое, но физика ставит перед нами сложные вопросы, например, знаменитый “парадокс дедушки”. Что произойдет, если вернуться в прошлое и, скажем, помешать своим бабушке и дедушке встретиться? Родитесь ли вы сами в таком случае, чтобы совершить это путешествие?

Этот мысленный эксперимент наводит на мысль, что путешествия в прошлое могут быть невозможны из-за потенциальных противоречий. Стивен Хокинг даже предположил существование “защиты хронологии” – пока неоткрытых законов физики, которые препятствуют подобным парадоксам.

Однако, согласно современным физическим теориям, путешествие в прошлое не исключено. Работа Эйнштейна допускает существование “замкнутых времениподобных кривых”. Это участки пространства-времени, настолько искривленные (например, вокруг черной дыры), что объект, движущийся по такой кривой, вернется во времени в исходную точку.

Физик Лоренцо Гавассино из Университета Вандербильта исследовал, что происходит с объектами, путешествующими по таким кривым. Он отмечает, что хотя замкнутая кривая напоминает траекторию космического корабля, возвращающегося в свое прошлое, необходимо понять, что происходит с самим кораблем и его пассажирами во время такого путешествия.

Законы физики обычно симметричны относительно времени. То есть, если “проиграть” физический процесс в обратном направлении, он будет выглядеть так же. Исключение – второй закон термодинамики, который описывает неуклонный рост энтропии – меры беспорядка в системе. Например, разбитое яйцо не соберется обратно.

Гавассино применил второй закон термодинамики к путешествию по замкнутой времениподобной кривой. Он обнаружил, что энтропия должна увеличиваться на протяжении всего пути, но для сохранения целостности Вселенной, она должна вернуться к исходному значению по завершении цикла. На примере нестабильной частицы внутри космического корабля он показал, что законы физики требуют возвращения частицы в исходное состояние.

Что же это значит для путешественников во времени? Гавассино утверждает, что память о событиях внутри петли времени будет стерта. Он моделирует память как взаимодействие, оставляющее след в “хранителе памяти” (например, мозге). Согласно его расчетам, любое воспоминание, полученное внутри замкнутой кривой, стирается до завершения цикла.

“Большинство физиков и философов в прошлом утверждали, что если путешествия во времени существуют, природа всегда найдет способ предотвратить противоречивые ситуации”, – говорит Гавассино. “Был введен «принцип самосогласованности», предполагающий, что все должно согласовываться для создания логически связной истории. Моя работа представляет собой первый строгий вывод этого принципа самосогласованности непосредственно из устоявшейся физики. В частности, я применил стандартную структуру квантовой механики — без дополнительных постулатов или спорных предположений — и продемонстрировал, что самосогласованность истории естественным образом следует из квантовых законов”.

Получается, что Вселенная стремится к самосогласованности. Путешественник во времени вернется в исходную точку, не помня о событиях внутри петли, и парадокс дедушки не возникнет. Это, конечно, не доказательство существования замкнутых кривых, а скорее иллюстрация того, что если путешествия во времени и возможны, то будут сильно отличаться от привычных нам приключений в фантастических фильмах. Вместо изменения прошлого, нас ждет квантовая амнезия, а Вселенная найдет способ сохранить свою целостность.

Статья опубликована в журнале Classical and Quantum Gravity.