Усі туристи часу знають одне правило: ніколи не змінювати минуле. Незалежно від того, чи це запобігання вашій власній концепції, чи передача креслень машині часу молодшій версії себе, створення парадоксальної послідовності подій є великим ні-ні, яке скасовує можливість подорожі в часі. Фізик з Університету Вандербільта Лоренцо Гавассіно не впевнений, що це така велика перешкода, як це вважали песимісти-мандрівники в часі. Під час нещодавнього дослідження найдрібніших деталей ентропії, простору та часу він виявив, що ми можемо вбити всіх бабусь і дідусів, яких забажаємо.
«Парадокс дідуся» — це суперечлива ситуація; подорож назад у часі та вбивство вашого дідуся в дитинстві завадить вашому народженню. Це означає, що ти зараз не існуєш, тож як ти можеш повернутися і вбити його?
Цілком можливо, що ви вже зробили це, насправді, і, ну, зручно забули про це. Загальна теорія відносності закладає основу для розглядання часу як дитячого поїзда, поставленого на матраці, вкорочуючи та подовжуючи колії відносно один одного залежно від мас поблизу та прискорення спостерігачів.
Доводячи правила до межі – як це може статися в екстремальних середовищах, таких як чорні діри – ми можемо уявити, що ці викривлення допускають колії, які повертаються назад, створюючи «замкнуті часоподібні криві», які повертають потяги до початку. Результати цього тимчасового кругообігу були широко досліджені в художній літературі, а також в інших гіпотетичних роздумах, що призвело до чого завгодно, від розгалуження нових часових шкал до запуску дій, які забезпечують повторення одних і тих же подій знову і знову.
Але щоб зрозуміти, як це може виглядати фізично, нам може знадобитися розбити всю систему до її термодинамічних основ і запитати, що відбувається зі станами порядку, коли система повертається назад у часі. Ми можемо відрізнити вчорашній день від завтрашнього на основі того, що ми пам’ятаємо, і того, що ми очікуємо; фізики не мають такої розкоші. Наш Всесвіт, здебільшого, симетричний у часі, оскільки його закони можна використовувати навпаки для прогнозування початкових умов.
Однією з особливостей фізики, яка чітко узгоджується зі стрілкою часу, є ентропія – випадкове перемішування станів, яке змушує щось «упорядковане» змінюватися на невпорядкований стан з кожною секундою… принаймні без будь-яких втручаючих зусиль. Хоча ми розуміли статистичні основи термодинаміки протягом добрих сторіччя чи двох, зараз фізики борються з квантовою машиною, що стоїть за нею. З цією метою Гавассіно хотів знати квантові наслідки взяття системи з високою ентропією, такої як космічний корабель, що подорожує в часі, і повернення її в минуле з низькою ентропією.
Розмірковуючи та використовуючи квантову статистичну механіку, Гавассіно показує, що власна ентропія туриста не може продовжувати зростати, коли вони «повертаються назад», причому квантова нечіткість ефективно скасовує очікуваний безлад, створюючи паралельну ентропійну шкалу часу, яка починається та закінчується в однакові точки.
Як би це виглядало для вмісту космічного корабля з часовою петлею? Процеси, які, як ми можемо очікувати, будуть пов’язані з ентропією, обов’язково зміняться, потенційно зміняться. Повертаючись до спритного молодого дідуся, який залицявся до вашої бабусі вперше, часова петля може зробити його передчасну смерть оборотною; ваша пам’ять про те, чому ви взагалі хотіли його вбити, може бути стертою. Іншими словами, усі ставки розраховані на замкнутий цикл, де квантова фізика згладжує будь-яку нав’язливу ентропію.
Ґавассіно не перший, хто розглядає, як можуть поводитися особливості квантової механіки, коли час подвоюється, і деякі знаходять причину того, що хвилеподібна природа Всесвіту робить нашу перспективу подорожі в часі абсурдною.
Враховуючи, що нам ще належить дізнатися, як квантова механіка взаємодіє із загальною теорією відносності, або навіть що насправді таке простір і час у фундаментальному сенсі, використання подорожі в часі як уявного експерименту є цікавим способом дослідити межі поточних знань. З інженерної погляду, ці знання не придатні для створення будь-яких конденсаторів потоку з викривленням часу. Вам просто потрібно буде дочекатися, поки ваше майбутнє надішле вам креслення. Це дослідження було опубліковано в Classical and Quantum Gravity.