Tijdreizen is een van de meest intrigerende fantasieconcepten. Maar het roept veel vragen op - zowel voor natuurkundigen als filosofen - en kan ook tot verschillende paradoxen leiden. De "vermoorde grootvaderparadox" is er een van.
Het concept van tijdreizen wordt in de literatuur en film in volle gang gebruikt, ongeacht het genre. In al deze verhalen staan vaak de veranderingen die de reiziger aanbrengt in de gebeurtenissen uit het verleden, die tot echte rampen in de toekomst leiden. Het is de moeite waard om tenminste het verhaal van Ray Bradbury "And Thunder Rocked" te onthouden.
Dit dilemma, ook wel bekend als de vermoorde grootvaderparadox, vertegenwoordigt het belangrijkste bezwaar van natuurkundigen en filosofen tegen tijdreizen: een mogelijke schending van causaliteit. En hoewel tijdreizen nog steeds speculatie is, worden de waarschijnlijke gevolgen van het schenden van causaliteit en hoe de natuur ze kan voorkomen fel bediscussieerd door wetenschappers zoals Stephen Hawking en Kip Thorne.
Wat is de 'vermoorde grootvaderparadox'
The Murdered Grandfather Paradox presenteert een hypothetische situatie waarin een tijdreiziger terug in de tijd reist en iets doet waardoor hij nooit meer bestaat (meestal wordt rekening gehouden met het overlijden van de grootvader van de reiziger door een ongeval), of een gebeurtenis die zijn reis onmogelijk maakt. … De paradox is te wijten aan het feit dat deze persoon nooit is geboren. En aangezien hij nooit heeft bestaan, hoe kon hij dan terug in de tijd gaan en grootvader vermoorden? Het idee zelf van tijdreizen leidt dus tot een mogelijke schending van causaliteit - de regel dat een oorzaak altijd aan een gevolg voorafgaat.
Volgens de speciale relativiteitstheorie gaat het verleden (oorzaak) altijd vooraf aan de toekomst (gevolg) / Helen Klus.
Laten we ons een scenario voorstellen waarin een getalenteerde jonge uitvinder - laten we hem Eugene noemen - in 2018 een tijdmachine creëert. Omdat Eugene zijn grootvader nooit heeft gekend, besluit hij terug in de tijd te reizen om hem te ontmoeten. Na zorgvuldig onderzoek ontdekt hij precies waar zijn grootvader was - nog jong en vrijgezel - om 15:43 op 22 november 1960. Hij stapt in de tijdmachine en begint aan zijn reis.
Promotie video:
Helaas neemt Zhenya alles letterlijk, en toen hij erachter kwam waar zijn grootvader zou zijn, ging hij naar die plek. Hij "landt" precies waar zijn grootvader op dat moment zou moeten zijn … met een zeer voorspelbaar resultaat. Na een snelle DNA-test realiseert hij zich dat het echt de vader van zijn vader was, stapt weer in de auto en wacht op zijn verdwijning.
Wat nu te doen
Natuurkundigen en filosofen hebben verschillende oplossingen voor de paradox aangedragen. Het zelfconsistentieprincipe van Novikov, ontwikkeld in de jaren zeventig door de Russische natuurkundige Igor Dmitrievich Novikov (Evolution of the Universe, 1979), suggereert het gebruik van geodetische lijnen om de kromming van de tijd te beschrijven (ongeveer zoals de kromming van de ruimte wordt beschreven in Einsteins algemene relativiteitstheorie). Deze gesloten, tijdachtige curven zullen geen oorzakelijk verband verbreken dat zich op dezelfde curve bevindt. Het principe gaat er ook van uit dat tijdreizen alleen mogelijk is in gebieden waar deze gesloten curven aanwezig zijn - bijvoorbeeld in de aanwezigheid van wormgaten, zoals beschreven door Kip Thorne en collega's in hun paper Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition (Wormholes, Tijdmachines en de zwakke energietoestand). In dit geval zouden gebeurtenissen cyclisch en zelfconsistent zijn. Dit impliceert op zijn beurt dat tijdreizigers niet in staat zouden zijn om het verleden te veranderen - hetzij door een of andere fysieke barrière, hetzij door het gebrek aan het vermogen om een dergelijke keuze te maken. Dus hoe hard Eugene ook zijn best deed, op dat moment zou hij zijn auto niet hebben kunnen landen, zelfs niet als hij plotseling had besloten zijn grootvader te vermoorden.
Igor Dmitrievich Novikov / Fotoarchief van de GAISh MSU.
Dit idee werd later uitgebreid door Caltech-studenten Fernando Esheverria en Gunnar Klinghammer in samenwerking met Kip Thorn. In hun artikel presenteerden ze een biljartbal die door een wormgat in het verleden werd gegooid langs een traject dat hem uiteindelijk zou beletten erin te komen. Ze voerden aan dat de fysieke eigenschappen van het wormgat de baan van de bal zodanig zouden veranderen dat deze zichzelf niet zou kunnen hinderen, of dat de bal het wormgat niet zou kunnen binnendringen als gevolg van daadwerkelijke interferentie van buitenaf.
Dus als je de theorie van Novikov volgt, worden alle acties die door de tijdreiziger worden ondernomen, een voldongen feit en kunnen waarnemers van deze gebeurtenissen de Cauchy-horizon niet zien.
Bij terugkeer in 2018 ontdekt onze Evgeny dat het huis van zijn familie is verdwenen, evenals andere sporen van zijn bestaan. Na het lezen van de theorie van Novikov en de biljartballen van Caltech-wetenschappers, vervloekt hij het universum wegens inactiviteit. En op dit moment realiseert hij zich dat het universum misschien niet tussenbeide kwam, aangezien dit enige corrigerende actie vereiste. Hij rent terug naar de tijdmachine om zijn eigen acties te veranderen en zijn toekomst te redden.
Esheverria en Klinkhammer-oplossing / Wikipedia.
De oplossing van Novikov lijkt misschien wat vergezocht, omdat er zeker veel mechanismen voor nodig zijn die de natuurkunde nog niet kent. Het is om deze reden dat de wetenschappelijke gemeenschap deze oplossing van de "vermoorde grootvaderparadox" afwijst.
Zou er een meer economische oplossing voor de paradox kunnen zijn, gebaseerd op reeds bestaande aspecten van de fysica die door andere theorieën zijn geïntroduceerd? Het blijkt dat een hypothese zoals de veelwereldeninterpretatie van de kwantummechanica hiervoor kan zorgen.
De veelwereldeninterpretatie van de kwantummechanica schiet te hulp
De veelwereldeninterpretatie van de kwantummechanica werd in de jaren vijftig door Hugh Everett III voorgesteld als een oplossing voor het probleem van de ineenstorting van de golffunctie dat werd waargenomen in het beroemde experiment met dubbele spleet van Young.
Terwijl het door de spleet reist, kan een elektron worden beschreven door een golffunctie met een eindige kans om ofwel spleet 1 of spleet 2 te passeren. Wanneer een elektron op het scherm verschijnt, ziet het eruit als een wazige golf. En in andere gevallen manifesteert het zich als een deeltje. Dit wordt het instorten van de golffunctie genoemd. Met andere woorden, de golf lijkt te verdwijnen en een deeltje blijft op zijn plaats. Dit is op zijn beurt een sleutelfactor in de Kopenhagen-interpretatie van de kwantummechanica. Maar wetenschappers begrepen niet waarom de golffunctie instortte.
Everett stelde nog een vraag: stort de golffunctie überhaupt in?
Hij presenteerde een situatie waarin de golffunctie exponentieel blijft groeien zonder in te storten. Als resultaat verkrijgt het hele universum een van de twee mogelijke toestanden: de 'wereld' waarin het deeltje door slot nr. 1 passeerde, en de 'wereld' waarin het deeltje door slot nr. 2 passeerde. Everett voerde aan dat dezelfde 'verdeling' van toestanden plaatsvindt in alle kwantumgebeurtenissen, waarvan meerdere uitkomsten bestaan in verschillende werelden in een staat van superpositie. De golffunctie ziet er voor ons uit alsof hij aan het instorten is, aangezien we in een van deze werelden leven die niet met elkaar kunnen communiceren.
Schema van de verdeling van werelden volgens de veelwereldeninterpretatie van de kwantummechanica / Wikipedia.
Daarom is het universum verdeeld als Eugene in 1960 arriveert. Hij is niet langer in de wereld waar hij vandaan kwam (laat het wereld nummer 1 zijn). In plaats daarvan creëerde en bezette hij een nieuwe wereld. Wanneer hij naar de toekomst reist, beweegt hij mee met de chronologie van deze wereld. Hij heeft er nooit in bestaan en heeft in feite zijn grootvader nooit vermoord. Zijn grootvader leeft nog steeds in goede gezondheid op de eerste wereldranglijst.
Samenvatten
Natuurlijk maakt geen van de voorgestelde oplossingen en hypothesen tijdreizen werkelijkheid. Einsteins speciale relativiteitstheorie en de beperkingen van de snelheid van een massaobject vormen hiervoor een ernstige belemmering. Ze bieden echter interessante oplossingen voor de puzzel. Ironisch genoeg komt de meest plausibele oplossing voor de "vermoorde grootvaderparadox" voort uit een enkele fysieke hypothese die nog meer fantastische verhalen heeft voortgebracht dan vele andere ideeën en hypothesen die de afgelopen eeuw door wetenschappers naar voren zijn gebracht.
Vreemd genoeg kan de interpretatie van vele werelden ook een antwoord bieden op een ander raadsel in verband met tijdreizen. Als een dergelijke technologie ooit meer zal zijn dan fantasie, waar zijn dan alle tijdreizigers? Waarom zijn ze niet naar ons gekomen om ons over hun ontdekking te vertellen?
Het waarschijnlijke antwoord is dat we in een oerwereld leven waarin tijdmachines voorbestemd zijn om te worden gecreëerd. En uitvinders en hun medereizigers komen gewoon in andere werelden terecht, die ze zelf genereren. Als dit waar is, dan zal de uitvinding van de tijdmachine onze wereld ertoe brengen dat veel natuurkundigen en uitvinders eruit zullen verdwijnen.
Vladimir Guillen
