De meeste wetenschappers zijn het erover eens dat de mogelijkheid van tijdreizen rechtstreeks wordt bepaald door de vergelijkingen die fundamenteel zijn voor de fysica van onze wereld. Maar zelfs de gedachte aan de mogelijkheid van zo'n avontuur roept veel vragen op. Laten we antwoorden zoeken in ons materiaal.
En er zijn veel vragen. Zal de reiziger naar een van de parallelle universums van het multiversum reizen of in zijn eigen universum blijven? Zal de gast na verloop van tijd dezelfde kansen gebruiken als de "hosts" van hun tijdsbestek?
Onze columnist, natuurkundige Daria Zaremba, vertelt over de paradoxen die zich voordoen op het pad van een tijdreiziger. Haar vroegere materiaal, gemaakt in de vorm van een woordenboek, is gewijd aan de theoretische mogelijkheden van dergelijke reizen, hierin zullen "obstakels" worden beschouwd.
Ik - de interpretatie van Everett
Everett's interpretatie is een interpretatie van de kwantummechanica, volgens welke we in een multiversum leven - een wereld met vele werelden, waar voortdurend nieuwe parallelle universums worden geboren met dezelfde wetten, maar met verschillende staten.
Volgens de interpretatie van Everett verschijnt er elke keer dat je een keuze maakt - bijvoorbeeld om borsjt te koken, geen soep met noedels, een zwart overhemd aan te trekken in plaats van een wit - een parallel universum in de wereld waarin je de tegenovergestelde keuze hebt gemaakt en soep kookt in een wit overhemd.
Dat wil zeggen, elke worp van een munt zal het universum "verdelen" in twee werelden met overeenkomstige uitkomsten of, met andere woorden, staten. Ze zullen identiek zijn aan elkaar, maar in elk van hen zal het verloop van de geschiedenis anders zijn vanwege een andere begintoestand (kop / munt).
Promotie video:
Everett's veelwereldse interpretatie.
Dit model van het veelwereldse universum wordt vaak door wetenschappers gebruikt om de paradoxen van tijdreizen te vermijden. Sommige theoretisch natuurkundigen geloven dat reizen naar het verleden niets meer is dan reizen naar zo'n parallel universum, en helemaal niet terugreizen langs de eigen tijdlijn van de reiziger.
P - Paradoxen
De tijdreisparadox is een situatie waarin, vanwege het bestaan van een tijdmachine, een systeem in een staat verkeert die onverenigbaar is met de wetten die de evolutie van dit systeem beheersen.
Ondanks de vele manieren die gerechtvaardigd zijn door de gevestigde wetten van de natuurkunde en wiskunde, is de houding ten opzichte van tijdreizen in wetenschappelijke kringen sceptisch. De belangrijkste reden zijn de paradoxen die voortvloeien uit dergelijke reizen.
Hierbij moet worden opgemerkt dat paradoxen uitsluitend kenmerkend zijn voor reizen naar het verleden. In het algemeen treedt er een paradox op wanneer het gebruik van een tijdmachine in strijd is met de wetten van de fysica en / of logica.
Stel je voor dat je een krachtige laserstraal hebt die je in een tijdmachine-portaal richt. Als je het verlaat, zet je een systeem van spiegels op zodat de uitgaande straal wordt gereflecteerd en terugkeert naar de tijdmachine.
Aan de uitgang krijg je dus een straal met tweemaal de intensiteit (tweemaal zo krachtig). Wanneer zo'n straal wordt teruggekaatst en terugkomt, komt er een laser uit met een intensiteit die vier keer groter is dan de oorspronkelijke.
Door dergelijke manipulaties blijkt het mogelijk te zijn om onmiddellijk een bron te creëren die oneindige energie opwekt. De schending van de fundamentele natuurwetten is duidelijk.
Er zijn veel van dergelijke paradoxen, maar de bekendste en meest besproken is de zogenaamde "grootvaders paradox". Het bestaat voornamelijk uit het feit dat de reiziger, die zijn verleden verandert, het causaliteitsbeginsel schendt.
Stel je voor dat je lange tijd leefde met een gevoel van haat jegens je grootvader, wiens tirannie bijna het niveau van Hitler bereikte. En hier krijg je een unieke kans: gebruik de tijdmachine, keer terug naar het verleden en dood deze monsterlijke persoon.
Stel je nu voor dat je op het moment van zijn geboorte bij je familielid terechtkomt. Wat gebeurt er in dit geval? Je ouders worden niet geboren, net als jijzelf, en daarom kun je … je grootvader niet bij de geboorte doden. Dit is hoe de paradox van causaliteit ontstaat.
C - Superpositie
Kwantumsuperpositie is een fenomeen in de kwantummechanica waarbij elk deeltje zich tegelijkertijd in alternatieve (elkaar uitsluitende) toestanden kan bevinden.
Een elektron kan bijvoorbeeld gelijktijdig naar rechts en naar links draaien, een kwantumbit ("qubit" is een informatie-eenheid in een kwantumcomputer) kan tegelijkertijd waarden van 0 en 1 hebben.
In 1991 ontdekte de Britse theoretisch natuurkundige David Deutsch dat het mogelijk is om de paradoxen van tijdreizen te vermijden door het kwantumprincipe van superpositie over te dragen naar de macrokosmos.
Superpositie in multiversum.
Ten eerste ontdekte de wetenschapper dat wanneer een reiziger terugkeert naar het verleden, hij in feite niet langs zijn eigen tijdlijn beweegt, maar naar een alternatieve tijdlijn, of met andere woorden, naar een parallel universum.
Stel je bijvoorbeeld voor dat je over straat liep en plotseling je favoriete acteur zag staan, vredig langs de kant van de weg. Het onverwachte van het moment slaat je van de baan en je bevriest als een idool.
Op dit moment rijdt een auto van een prestigieus merk naar de kant van de weg en neemt de acteur die je aanbidt in een onbekende richting mee. Als je deze situatie wilt veranderen, ga je 20 minuten terug in de tijd, en deze keer krijg je nog steeds moed en besluit je met de ster te praten.
Maar de acteur gedraagt zich heel anders dan, weet je nog, hij gedroeg zich. Je kunt zijn daden niet voorspellen, het gesprek verloopt toevallig, en hij wil misschien niet in de auto stappen, maar besluit deze avond aan zijn verstokte fan te geven.
Dat wil zeggen, het zal niet langer het verleden zijn dat in uw geheugen is gegrift - het is niet uw verleden. Je verleden bleef in je thuisuniversum (het kon nergens verdwijnen, omdat de wet van behoud van energie en informatie in de wereld werkzaam is).
Deze theorie is consistent met de veelwereldeninterpretatie van de kwantummechanica door Hugh Everett, die uitgaat van het bestaan van een multiversum met constant vertakkende parallelle universums.
Ten tweede, volgens Deutsch, wanneer een reiziger het verleden ingaat, bevindt hij zich in een staat van superpositie, aangezien hij gelijktijdig naar twee parallelle universums met alternatieve staten gaat: in een ervan doodt hij zijn grootvader en verliest hij dienovereenkomstig de kans om geboren te worden, en in de tweede blijft hij ongedeerd.
Alternatieve tijdlijnen.
De waarschijnlijkheid van elk van deze gebeurtenissen is. In dit geval blijft de reiziger alleen bij bewustzijn in het universum waar hij geen paradox heeft gecreëerd.
U - Beperkte mogelijkheden
Beperkte mogelijkheden - volgens een van de theorieën zijn dit de enige mogelijkheden waarover een reiziger in het verleden kan beschikken.
Er is een theorie dat de reiziger tijdens het reizen in het verleden niet de volledige vrije wil zal hebben. Tot zijn beschikking zullen er in de nabije toekomst alleen mogelijkheden zijn om bijvoorbeeld de plaatsing van delen van zijn eigen lichaam in de ruimte te bepalen.
Hij kan dus aan zijn neus krabben, over straat lopen of naar een vriend zwaaien. Hij zal echter geen bredere kansen kunnen realiseren - bijvoorbeeld om een appartement te verkopen, een moord te plegen of het huwelijk van zijn ouders te annuleren.
Wat betekent het? Als je met je hand zwaait om een vriend te begroeten, is dat een manifestatie van een kleine kans, maar als je met je hand zwaait op een veiling en een bod uitbrengt op een schilderij van Van Gogh, dan is er al een brede vaardigheid.
Tegelijkertijd vindt de opdeling in beperkte en brede kansen plaats, afhankelijk van of voor de uitvoering ervan de "ondersteuning" van externe omstandigheden, "respons" -acties van de "buitenwereld" nodig is.
Dit is in het bijzonder geschreven door professor filosofie Kadri Vihwellin - een onderzoeker op het gebied van ethiek, metafysica en vrije wil, evenals theoretisch natuurkundige Bradford Skow - in de context van het oplossen van de paradox van de vermoorde grootvader.
X - Hawking's feestje
Hawking's Party is een experiment van de beroemde fysicus en kosmoloog Stephen Hawking om de mogelijkheid of onmogelijkheid van tijdreizen te bewijzen.
In 2009 voerde Stephen Hawking een geweldig experiment uit. Hij organiseerde een echt feest voor de tijdreizigers! Alles zag er traditioneel uit: muziek, ballonnen, snacks. Behalve één detail: niemand behalve Hawking zelf was op het feest.
En dat allemaal omdat de natuurkundige de uitnodiging stuurde om dit feest bij te wonen na de "viering" zelf. Volgens Stephen's logica, als tijdreizen inderdaad mogelijk is, zal op een dag iemand die uit de toekomst komt deze uitnodiging vinden en terugkomen op het moment van het feest.
Hawking's feestuitnodiging.
Andere wetenschappers zoals David Deutsch concluderen echter dat dit nooit zal gebeuren. Want als de reiziger naar andere tijden reist, reist de reiziger eigenlijk naar andere universums, die op een speciale manier met elkaar verbonden zijn.
Degenen waarin de reiziger een tijdmachine heeft, zijn met elkaar verbonden, terwijl die waarin hij deze nog niet heeft gemaakt geïsoleerd blijven.
De natuurkundige beschreef zijn conclusies in het fundamentele werk "The Structure of the Universe". Dit betekent dat als Deutsch gelijk heeft, jij en ik nooit het geluk zullen hebben om toeristen uit de toekomst te zien totdat we onze tijdmachine hebben gebouwd.
C - Censuur schending van causaliteit
Censuur van de schending van causaliteit is het principe van het verbod op schending van causaliteit bij reizen naar het verleden, aangenomen door verschillende theorieën.
De auteur van een van de theorieën die het causaliteitsprincipe 'verdedigt' bij reizen naar het verleden, is de meester van de kwantumcomputers, de Amerikaanse natuurkundige Seth Lloyd.
Volgens de theorie van Lloyd zullen sommige door hem geplande acties (zoals het doden van zijn grootvader of een kopie van zichzelf), wanneer een reiziger terug in de tijd reist, niet door hem worden voltooid om redenen die onafhankelijk zijn van zijn wil.
In dit geval werd het principe van naselectie of daaropvolgende keuze, dat werkzaam is in de kwantummechanica, het 'werkingsprincipe' van de fysica.
De essentie ervan ligt in het feit dat elementaire deeltjes in de kwantumwereld ogenblikkelijk de "juiste" oplossing kunnen kiezen uit verschillende mogelijke oplossingen (dit is overigens het "geheim van succes" van kwantumcomputers).
Hier is een voorbeeld dat Seth Lloyd en zijn team experimenteel toonden. Onderzoekers hebben een foton geteleporteerd (in de kwantumwereld wordt het fenomeen teleportatie in volle gang gebruikt).
Bovendien vindt volgens de wetenschapper de rematerialisatie (verschijning) van het foton eerder plaats in de tijd dan de dematerialisering (verdwijning). Met andere woorden: rematerialisatie vindt plaats in het verleden.
We krijgen dus een tijdsinterval waarin beide kopieën van het foton naast elkaar bestaan. Dit kan redelijkerwijs worden beschouwd als een simulatie van de tijdreis van een foton.
Nu provoceren we een paradox: we duwen beide exemplaren van het foton samen. Wat zal er gebeuren? Helemaal niets. Zoals Seth opmerkte in een interview met The New Mexican, hoe vaak je fotonen ook dichter bij elkaar brengt, op het laatste moment zal er altijd een van hen missen, van koers veranderen vanwege plotselinge kwantumfluctuaties.
Dit komt doordat een botsing met zijn kopie aanleiding zal geven tot een paradox en een dergelijke "beslissing" zal "fout" zijn voor een foton.
Volgens de wetenschapper kan dit ook gebeuren met de daden van een reiziger in het verleden: de keten van oorzaak-gevolgrelaties zal zeker ergens afbreken en het verraderlijke plan om de grootvader te vermoorden zal niet worden voltooid. Misschien zorgen dezelfde kwantumfluctuaties ervoor dat de kogel bijvoorbeeld mist.
Wetenschappers hebben lang opgemerkt dat het universum werkt volgens het principe van een kwantumcomputer, en zelf zijn toestand op kwantumniveau 'berekent'. Misschien zal het volgens hetzelfde principe in staat zijn om de handelingen van de reiziger in het verleden te 'verstoren' om paradoxen te vermijden.
De paradox van schending van causaliteit werd op een vergelijkbare manier opgelost door de Russische theoretisch fysicus Igor Novikov. Als basis koos hij de Polchinsky-paradox - een andere formulering van de grootvaders paradox.
De paradox van schending van oorzaak-gevolgrelaties op het voorbeeld van Polchinsky's paradox.
In deze paradox rolt de bal en raakt het portaal van de tijdmachine, wordt een paar seconden naar het verleden getransporteerd en raakt zijn kopie zodat deze niet langer in de tijdmachine valt.
Volgens de beslissing van Novikov zal de bal altijd in een zodanige hoek uit de tijdmachine rollen dat hij zeker een kopie van zichzelf in de richting van het portaal zal duwen.
Dit is hoe Novikov zijn principe van zelfconsistentie formuleerde, dat zegt: wanneer je naar het verleden gaat, is de kans op een actie die een gebeurtenis verandert die de reiziger al is overkomen, nihil.
We zullen echter waarschijnlijk niet in meer detail kunnen praten over de oplossing voor de "bescherming van de chronologie" als we naar het verleden reizen, totdat we een veel beter begrip krijgen van de aard van de relatie tussen zwaartekracht en kwantummechanica.
Daria Zaremba
