Podróże w czasie to jeden z najbardziej intrygujących konceptów fantasy. Ale rodzi wiele pytań - zarówno dla fizyków, jak i filozofów - i może też prowadzić do różnych paradoksów. Jednym z nich jest „paradoks zamordowanego dziadka”.
Pojęcie podróży w czasie jest szeroko stosowane w literaturze i kinie, niezależnie od gatunku. Często w centrum wszystkich takich historii są zmiany dokonane przez podróżnika w wydarzeniach z przeszłości, które prowadzą do prawdziwych katastrof w przyszłości. Warto przynajmniej przypomnieć sobie historię Raya Bradbury'ego „And Thunder Rocked”.
Ten dylemat, zwany również paradoksem zamordowanego dziadka, stanowi główny zarzut fizyków i filozofów wobec podróży w czasie: możliwe naruszenie przyczynowości. Podczas gdy podróże w czasie są nadal spekulacjami, prawdopodobne skutki naruszenia przyczynowości i sposób, w jaki natura może im zapobiec, są przedmiotem gorącej debaty wśród naukowców, takich jak Stephen Hawking i Kip Thorne.
Co to jest „paradoks zamordowanego dziadka”
Paradoks zamordowanego dziadka przedstawia hipotetyczną sytuację, w której podróżnik w czasie cofa się w czasie i robi coś, co powoduje, że nigdy nie istnieje (zazwyczaj bierze się pod uwagę przypadkową śmierć dziadka podróżnika) lub zdarzenie uniemożliwiające jego podróż … Paradoks wynika z faktu, że ta osoba nigdy się nie urodziła. A skoro nigdy nie istniał, jak mógł cofnąć się w czasie i zabić dziadka? Zatem sama idea podróży w czasie prowadzi do możliwego naruszenia przyczynowości - zasady, że przyczyna zawsze poprzedza skutek.
Według Szczególnej Teorii Względności przeszłość (przyczyna) zawsze poprzedza przyszłość (skutek) / Helen Klus.
Wyobraźmy sobie scenariusz, w którym utalentowany młody wynalazca - nazwijmy go Eugene - tworzy wehikuł czasu w 2018 roku. Ponieważ Eugene nigdy nie znał swojego dziadka, postanawia cofnąć się w czasie, aby go poznać. Po dokładnych badaniach dowiaduje się, gdzie dokładnie był jego dziadek - wciąż młody i samotny - o godzinie 15:43 22 listopada 1960 roku. Wsiada do wehikułu czasu i rozpoczyna swoją podróż.
Film promocyjny:
Niestety Zhenya bierze wszystko dosłownie, a kiedy dowiedział się, gdzie będzie jego dziadek, udał się właśnie w to miejsce. „Ląduje” dokładnie tam, gdzie jego dziadek powinien być w tym momencie… z bardzo przewidywalnym rezultatem. Po szybkim teście DNA zdaje sobie sprawę, że to naprawdę ojciec jego ojca, wraca do samochodu i czeka na jego zniknięcie.
Co zrobic nastepnie
Fizycy i filozofowie zaproponowali kilka rozwiązań tego paradoksu. Zasada samozgodności Novikova, opracowana w latach 70. XX wieku przez rosyjskiego fizyka Igora Dmitrievicha Novikova (Ewolucja Wszechświata, 1979), sugeruje użycie linii geodezyjnych do opisu krzywizny czasu (w przybliżeniu, jak krzywizna przestrzeni jest opisana w Ogólnej teorii względności Einsteina). Te zamknięte, podobne do czasu krzywe nie naruszą żadnych związków przyczynowych, które znajdują się na tej samej krzywej. Zasada zakłada również, że podróże w czasie będą możliwe tylko w obszarach, w których obecne są te zamknięte krzywe - na przykład w obecności tuneli czasoprzestrzennych, jak opisał Kip Thorne i współpracownicy w ich artykule Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition (Wormholes, Wehikuły czasu i stan słabej energii). W takim przypadku zdarzenia byłyby cykliczne i spójne. To z kolei implikuje, że podróżnicy w czasie nie byliby w stanie zmienić przeszłości - czy to poprzez jakieś fizyczne bariery, czy też przez brak możliwości dokonania takiego wyboru. Więc bez względu na to, jak bardzo Eugene próbował, nie byłby w stanie wylądować w tym momencie swoim samochodem, nawet gdyby nagle postanowił zabić swojego dziadka.
Igor Dmitrievich Novikov / Archiwum zdjęć MSU GAISh.
Pomysł ten został później rozwinięty przez studentów Caltech Fernando Esheverrię i Gunnara Klinghammera we współpracy z Kip Thornem. W swoim artykule przedstawili kulę bilardową wyrzuconą w przeszłość przez tunel czasoprzestrzenny po trajektorii, która ostatecznie uniemożliwiłaby mu wejście do niej. Twierdzili, że fizyczne właściwości tunelu czasoprzestrzennego zmieniłyby trajektorię kuli w taki sposób, że nie mogłaby ona sama sobie przeszkadzać, lub że kula nie mogłaby wejść do wormholu z powodu rzeczywistych zakłóceń z zewnątrz.
Tak więc, jeśli podążasz za teorią Novikova, wszelkie działania podejmowane przez podróżnika w czasie stają się historią faktów dokonanych, a obserwatorzy tych wydarzeń nie mogą zobaczyć horyzontu Cauchy'ego.
Po powrocie do 2018 roku nasz Jewgienij odkrywa, że zniknął dom jego rodziny, a także inne ślady jego istnienia. Po przeczytaniu o teorii Novikova i kulach bilardowych od naukowców z Caltech, przeklina Wszechświat za bezczynność. I w tym momencie zdaje sobie sprawę, że być może Wszechświat nie interweniował, ponieważ wymagało to pewnych działań naprawczych. Wraca do wehikułu czasu, aby zmienić swoje własne działania i uratować swoją przyszłość.
Rozwiązanie Esheverria i Klinkhammer / Wikipedia.
Rozwiązanie Novikova może wydawać się nieco naciągane, ponieważ zdecydowanie wymaga wielu mechanizmów, które są nadal nieznane fizyce. Z tego powodu społeczność naukowa odrzuca to rozwiązanie „paradoksu zamordowanego dziadka”.
Czy może być bardziej ekonomiczne rozwiązanie tego paradoksu, oparte na już istniejących aspektach fizyki wprowadzonych przez inne teorie? Okazuje się, że może tego dostarczyć hipoteza, taka jak wieloświatowa interpretacja mechaniki kwantowej.
Wieloświatowa interpretacja mechaniki kwantowej rusza na ratunek
Wieloświatowa interpretacja mechaniki kwantowej została zaproponowana przez Hugh Everetta III w latach pięćdziesiątych XX wieku jako rozwiązanie problemu zapadania się funkcji falowej obserwowanego w słynnym eksperymencie Younga na dwóch szczelinach.
Przechodząc przez szczelinę, elektron można opisać funkcją falową o skończonym prawdopodobieństwie przejścia przez szczelinę 1 lub 2. Kiedy elektron pojawia się na ekranie, wygląda jak rozmazana fala. A w innych przypadkach przejawia się jako cząstka. Nazywa się to załamaniem funkcji falowej. Innymi słowy, wydaje się, że fala znika, a na swoim miejscu pozostaje cząstka. To z kolei jest kluczowym czynnikiem w kopenhaskiej interpretacji mechaniki kwantowej. Ale naukowcy nie rozumieli, dlaczego załamała się funkcja fali.
Everett zadał kolejne pytanie: czy funkcja falowa w ogóle się załamuje?
Przedstawił sytuację, w której funkcja falowa nadal rośnie wykładniczo, bez załamania. W rezultacie cały Wszechświat osiąga jeden z dwóch możliwych stanów: „świat”, w którym cząstka przeszła przez szczelinę nr 1 oraz „świat”, w którym cząstka przeszła przez szczelinę nr 2. Everett argumentował, że ten sam „podział” stanów zachodzi w wszystkie zdarzenia kwantowe, których wielokrotne skutki istnieją w różnych światach w stanie superpozycji. Wydaje nam się, że funkcja falowa się załamuje, ponieważ żyjemy w jednym z tych światów, które nie są w stanie współdziałać ze sobą.
Schemat podziału światów według wieloświatowej interpretacji mechaniki kwantowej / Wikipedia.
Dlatego też, kiedy Eugene przybywa w 1960 roku, wszechświat jest podzielony. Nie ma go już w świecie, z którego przybył (niech to będzie Świat nr 1). Zamiast tego stworzył i zajął nowy świat. Podróżując w przyszłość, porusza się zgodnie z chronologią tego świata. Nigdy w nim nie istniał i właściwie nigdy nie zabił swojego dziadka. Jego dziadek nadal żyje w dobrym zdrowiu na pierwszym świecie.
Podsumować
Oczywiście żadne z proponowanych rozwiązań i hipotez nie sprawia, że podróże w czasie stają się rzeczywistością. Szczególna teoria względności Einsteina i ograniczenia prędkości obiektu o masie stanowią poważne przeszkody w tym zakresie. Dostarczają jednak ciekawych rozwiązań zagadki. Jak na ironię, najbardziej prawdopodobne rozwiązanie „paradoksu zamordowanego dziadka” pochodzi z pojedynczej hipotezy fizycznej, która zrodziła jeszcze bardziej fantastyczne historie niż wiele innych pomysłów i hipotez wysuwanych przez naukowców w ciągu ostatniego stulecia.
Co ciekawe, interpretacja wielu światów może również odpowiedzieć na inną zagadkę związaną z podróżami w czasie. Jeśli taka technologia kiedykolwiek będzie czymś więcej niż fantazją, gdzie są wszyscy podróżnicy w czasie? Dlaczego nie przyszli do nas, aby opowiedzieć nam o swoim odkryciu?
Prawdopodobna odpowiedź jest taka, że żyjemy w pierwotnym świecie, w którym przeznaczone są maszyny czasu. A wynalazcy i ich towarzysze podróżnicy po prostu trafiają do innych światów, które sami generują. Jeśli to prawda, to wynalezienie wehikułu czasu doprowadzi nasz świat do tego, że zniknie z niego wielu fizyków i wynalazców.
Vladimir Guillen