Ратуючыся ад "Дзеда Парадокса". Квантовая механіка можа даць рашэнне загадкам падарожжа па часе

Падарожжа ў часе доўгі час з'яўлялася асновай жанравых фільмаў, раманаў і тэлешоў, якія служаць усім: ад фону да прынцэсы-падлеткаў у "Назад у будучыню" да ўдумлівага сузірання ў кароткай аповесці Рэя Брэдберы "Гук грому". Часта гэтыя казкі засяроджваюцца на адным канкрэтным аспекце падарожжа ў часе, магчымыя наступствы падарожніка ў часе змяняючы мінулыя падзеі, у выніку чаго кашмарны сцэнар разыгрываецца па вяртанні ў будучыню, уздзейнічаючы на ​​іх здольнасць вярнуцца ў мінулае зусім.

Гэтая дылема, вядомая як "парадокс дзеда", акрэслівае галоўнае пярэчанне філосафа і фізіка ў часе падарожжаў, магчымае парушэнне прычыннасці. Пакуль час падарожжа па часе застаецца царствам чыстых спекуляцый, магчымыя вынікі парушэння прынцыпу прычыннасці і таго, як прырода можа ім перашкодзіць, з'яўляюцца тэмамі, якія вельмі жорстка абмяркоўваюцца па-за сферамі цэлюлознай фантастыкі з філосафамі і фізікамі, такімі як Стывен Хокінг і Кіп Торн разважае над магчымымі рашэннямі. Ці магчыма, што інтэрпрэтацыя квантавай механікі "многіх светаў" можа выратаваць няшчаснага (і нязграбнага) падарожніка па часе?

Што такое "дзедавы парадокс" і чаму гэта так хвалюе?

Парадокс дзеда выкладае гіпатэтычную сітуацыю, пры якой падарожнік па шляху адпраўляецца ў мінулае толькі каб ненаўмысна выклікаць падзею, у выніку якой падарожнік па часе ніколі не існаваў (звычайна выпадковая смерць тытульнага дзеда) ці нейкая іншая Падзея, якая робіць іх падарожжа немагчымым. Парадокс узнікае таму, што, калі вандроўцы па часе ніколі не існавалі, якім чынам яны, магчыма, адправіліся назад у часе, каб здзейсніць грандыёзны патрыцыд? Такім чынам, сама ідэя падарожжа ў часе падаецца магчымасцю парушэння прычыннасці, правіла пра тое, што прычына заўсёды павінна папярэднічаць яе наступству

Фрай, нязграбны галоўны герой футурамы Мэта Грэнінга, меў няўдалую сустрэчу як з дзедам, так і з бабуляй у узнагароджаным эпізодзе

Каб разгледзець гэта, давайце прааналізуем сцэнар, у якім малады адораны вынаходнік Марці стварае машыну часу ў 2018 годзе. Паколькі Марці ніколі не ведаў свайго дзеда, ён вырашае здзейсніць паездку ў мінулае, каб сустрэць свайго патрыярха. Пасля стараннага даследавання Марці выяўляе, дзе менавіта дзед, яшчэ малады чалавек і бяздзетны ў гэтым месцы, будзе размешчаны 23 лістапада 1963 года. Ён уваходзіць у машыну і пачынае падарожжа ў мінулае.

Эскіз падарожжа Марці, калі мы дазволім існаваць толькі адну сусветную лінію

На жаль, Марці - надзвычай літаральны хлопец, і калі мы сказалі, што дакладна даведаліся, дзе будзе знаходзіцца яго дзед, гэта не было перабольшаннем. Марці прызямляецца ў дакладным месцы дзеда, з прадказальнымі вынікамі. Пасля хуткага тэсту на ДНК, каб пераканацца, што гэта сапраўды ягоны дзед, Марці цярпліва чакае яго знікнення… ..

Рашэнне дылемы Марці?

Фізікі і філосафы разважалі над некалькімі рашэннямі парадокса. Прынцып самаўзгодненасці Новікава, таксама вядомы як Закон аб захаванні гісторыі Нівена, распрацаваны расійскім фізікам Ігарам Дзмітрыевічам Новікавым у канцы 1970-х гадоў (Эвалюцыя Уселенаўна (1979)) прапанаваў выкарыстаць геадэзіку (аналагічную тыпу, што выкарыстоўваецца для апісання крывізны). прасторы ў тэорыі Айнштайна агульнай тэорыі адноснасці) для апісання крывізны часу. Гэтыя закрытыя часовыя крывыя (CTC) прадухіляюць парушэнне прычынна звязаных падзей, якія ляжаць на адной крывой. Ён таксама мяркуе, што падарожжа па часе можа быць магчыма толькі ў тых раёнах, дзе такія КТК існуюць, напрыклад, пры наяўнасці чарвяточных прабояў, як мяркуе Кіп Торн і яго калегі, у дакуменце 1988 г. "Чарвячныя прабоіны, машыны часу і слабы стан энергіі". Падзеі былі б цыклічнымі і паслядоўнымі. Гэта катэгарычна азначае, што вандроўцы па часе не змогуць змяніць мінулае, няхай гэта азначае, што ім фізічна перашкодзілі, альбо не хапае магчымасці выбраць гэта. Такім чынам, як бы Марці ні стараўся, ён не змог прызямліць машыну менавіта ў гэтым месцы, нават калі б ён актыўна збіраўся забіць свайго дзеда.

Гэта ідэя была распаўсюджана студэнтамі Калтэха Фернанда Эчэверрыя і Гунара Клінкхамера разам з фізікам Кіпам Торнам у дакуменце, які ўяўляў сабе, як кідаць більярдны шар у мінулае праз чарвяточную прабоіну, якая будзе перашкаджаць трапленню шара ў чарвячную прабоіну. Яны сцвярджалі, што фізічныя ўласцівасці чарвяточнай адтуліны змяняюць траекторыю мяча такім чынам, што ён не можа перашкаджаць сабе, альбо фактычнае ўмяшанне выклікае ў першую чаргу шарык.

Візуальнае ўяўленне аб дазволе Эхеверыі і Клінкхамера. (Светлае кола)

Такім чынам, паводле тэорыі Новікава, любыя дзеянні, якія прадпрымаюць вандроўцы па часе, проста становяцца часткай папярэдняй гісторыі і назіральнікам забараняецца бачыць гэтыя падзеі праз тое, што вядома як гарызонт Кошы.

Вярнуўшыся ў 2018 годзе, наш герой Марці выяўляе, што яго сямейнага дома не засталося, як і ўсе сляды яго існавання. Чытаючы пра тэорыю Новікава і перасякаючы шары з більярдным, ён праклінае недахоп Сусвету. Менавіта ў гэты момант ён разумее, што, магчыма, Сусвет не перашкаджаў, бо неабходна правесці некаторыя іншыя выпраўляльныя дзеянні. Натхнёны размовамі аб сутыкненні більярдных шароў, ён імчацца да сваёй машыны часу, поўнай рашучасці выкарыстаць яго для таго, каб збіць яго ранейшы шлях і выратаваць уласную будучыню ...

Рашэнне Новікава можа здацца вам некалькі адвольным, бо яно, безумоўна, патрабуе наяўнасці некалькіх невядомых фізіцы механізмаў, дастатковых для таго, каб канчаткова затупіць брытву Оккама. Менавіта з гэтай прычыны навуковая супольнасць у цэлым адмаўляецца ад парадаксальнага дзеда. Фізік Мэт Вісэр, даследчык у галіне агульнай адноснасці, мяркуе, што прынцып самаўзгодненасці Новікава занадта "адмысловы", каб яго можна было б успрымаць як выратаванне прычыннасці.

Ці існуе больш параджанае рашэнне дзедавага парадокса, якое будуецца на ранейшых аспектах фізікі, уведзеных іншымі тэорыямі ці дысцыплінамі?

Так здараецца, што адно такое рашэнне можа быць забяспечана вядомым аспектам квантавай фізікі: інтэрпрэтацыяй квантавай механікі "многіх светаў".

Шматсветнае тлумачэнне квантавай механікі на дапамогу ... роду.

Інтэрпрэтацыя квантавай механікі "шматлікіх светаў" упершыню была прапанавана Х'ю Эверэтам III у 1950-х гадах як вырашэнне праблемы краху хвалевых функцый, прадэманстраванага ў сумна вядомым эксперыменце Янга.

Асноўная схема эксперыменту з падвойнай шчылінай. Электроны могуць праходзіць праз адну з дзвюх шчылінэлектроны, выпушчаныя праз індывідуальна, пачынаюць будаваць адметную карціну перашкод на экране за межамі дзвюх шчылін

Паколькі электрон рухаецца, яго можна ахарактарызаваць як хвалевую функцыю з канчатковай верагоднасцю праходжання праз шчыліну S1 або шчыліну S2. Калі электрон з'явіцца на экране, ён не змазваецца праз яго, як хваля. Гэта вырашана як кропка, падобная на часціцы. Мы называем гэта крахам хвалевай функцыі, бо паводзіны, падобныя на хвалю, зніклі, і гэта ключавы фактар ​​так званай капенгагенскай інтэрпрэтацыі квантавай механікі. Але засталося пытанне: чаму хваля функцыі руйнуецца?

Эверэт задала іншае пытанне. Разбураецца Ці хвалявая функцыя наогул?

Ён уяўляў сабе сітуацыю, пры якой замест руйнуецца хвалевая функцыя працягвае расці ў геаметрычнай прагрэсіі. Ды так, што ў рэшце рэшт увесь Сусвет пераадольваецца як адзін з двух магчымых станаў. «Свет», у якім часціца прайшла праз S1, і свет, дзе часціца праходзіла праз S2. Эверэт таксама заявіў, што аднолькавае "расшчапленне" дзяржаў будзе адбывацца для ўсіх квантовых падзей, з рознымі вынікамі, якія існуюць у розных светах, у суперпазіцыі дзяржаў. Хвалевая функцыя проста падобна на тое, што яна развалілася, таму што мы займаем адзін з гэтых светаў, якім забараняецца ўзаемадзейнічаць.

Значыць, гэта азначае, што, калі Марці вяртаецца яшчэ ў 1963 годзе, адбыўся раскол. Яго больш няма ў свеце, з якога ён прыйшоў, назавём яго светам 1. Замест гэтага ён стварыў і займае новы свет. Калі ён рухаецца наперад у часе, ён падарожнічае па часовай шкале гэтага свету. Ён ніколі не існуе ў гэтым свеце, і на самой справе ён сапраўды не забіў свайго дзеда. Ягоны дзед існуе ў бяспецы і здаровым яшчэ ў 1963 годзе World 1.

Эскіз падарожжа Марці, калі ўжываецца інтэрпрэтацыя квантавай механікі

Такім чынам, што адбываецца, калі Марці вяртаецца ў мінулае, спрабуючы выратаваць свой свет, ён ненаўмысна стварае іншую дзяржаву, свет 3. Гэты свет можа нагадваць свет 1 практычна любым магчымым спосабам, але, згодна з прымяненнем інтэрпрэтацыі, гэта не адно і тое ж з-за адной падзеі. Сутыкненне двух машын часу 23 лістапада 1963 года.

Калі Марці паспрабуе вярнуцца ў 1963 г., каб выправіць першапачатковае ўмяшанне, ён проста стварае іншы стан. Свет 3

Ісціна заключаецца ў тым, што калі гэта правільнае рашэнне дзеда-парадокса, Марці ніколі не можа вярнуцца ў свет 1. Гэта ўласціва інтэрпрэтацыі "мноства светаў", што накладзеныя светы не могуць узаемадзейнічаць адзін з адным. Марці можа рухацца "ўніз", бо менавіта яго прысутнасць у пэўны момант стварае свет. Не ўзаемадзеянне азначае, якія б меры ён ні прымаў, кожны раз, калі вяртаецца ў мінулае, стварае новае стан і скача «ўніз» да гэтага стану, і толькі па часе можа рухацца толькі наперад. Дзесьці ў сваім свеце, Мір 1, Марці, гэты вынаходлівы малады чалавек проста знік адзін дзень і ніколі не вернецца.

Выснова.

Зразумела, нішто з гэтага не дазваляе падарожжа ў часе больш магчымым і магчымым. Тэорыя Эйнштэйна аб асаблівай адноснасці і абмежаванні хуткасці аб'екта з масай рэзка абмяжоўваюць магчымасць. Але гэта цікавае лагічным загадам. Парадаксальна, што самае праўдападобнае рашэнне дзедавага парадокса паходзіць з, мабыць, адзінай у фізіцы канцэпцыі, якая стварыла яшчэ больш фантастычных гісторый і прыгодаў, канцэпцыі мноства сусветаў, нават калі ў гэтым выпадку сказалі, што сусветы суіснуюць у не- узаемадзеянне сузіранняў дзяржаў.

Тлумачэнне

Цікава, што гэта дадатак таксама адказвае на іншую загадку, часта пастаўленую пра падарожжа ў часе. Калі такая тэхналогія калі-небудзь пераходзіць ад дзікіх спекуляцый да рэальнасці, дзе знаходзяцца вандроўнікі часу? Чаму яны не наведалі нас, каб абмеркаваць свае цудоўныя адкрыцці?

Адказ можа быць, мы існуем у першасным свеце, у якім машыны часу наканавана будаваць. Вынаходнікі і пасажыры такіх проста знікаюць у іншыя свету ўласнага тварэння. Для нас вынаходства машын часу будзе проста адзначана мноствам фізікаў, якія знікаюць.

Аказваецца, Марці было лёгка.