一个物理学家认为,他可能已经解决了臭名昭著的“祖父悖论”,这表明该特定的物理学分支可能不会排除时间旅行。
首先,祖父悖论是什么?不像,这有点混乱,祖父悖论很容易解释。假设您有一台时间机器和对家族杀人罪的品味,您可以去过去,试图在祖父生孩子之前杀死他。如果您成功,您的父母就不会出生,因此您不会出生以及时回去杀死自己的祖父。
当然,这是一个思想实验,但似乎表明时间旅行可能是不可能的,因为这会导致宇宙中的不一致。因此,史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)提出了按年表保护的猜想,或者认为将有尚未发现的物理定律可以阻止时间旅行的发生。
尽管如此,根据我们到目前为止所知的物理学,尚未排除时间旅行。爱因斯坦(Einstein)的作品中提出的一个想法是,“封闭的时空曲线”可能是可能的,那里的时空是如此扭曲(故意或本质上是在本质上,说是超级质量的黑洞),以至于对象或观察者穿越它将返回其起点。
"It is often assumed that, in a Universe with Closed Timelike Curves (CTCs), people can 'travel to the past'. On the surface, this seems to be an obvious implication, since (on sufficiently large scales) one may view a timelike curve as the worldline of a hypothetical spaceship traveling across the spacetime," Lorenzo Gavassino, a physicist at Vanderbilt University, wrote in his new paper.
“如果这种曲线形成一个循环,那么太空船就会回到其起点。但是,为了确认这是过去的实际旅程,我们必须首先讨论乘客(即到达粒子的宏观系统)在完成往返时会发生什么。”
物理定律通常是时间反转的对称性,大致意味着如果它们相反,它们看起来也一样。对于观察到的宇宙统计定律的第二种定律,这不是事实。简而言之,一切都趋向于混乱。热量从热区到寒冷的区域,在孤立的系统中,熵(系统内的疾病量度)只会增加。热力学的第二定律向我们展示了一大堆时间。如果您看到一个朝着混乱的系统前进,则可以下注及时前进的最低美元。你不能煮鸡蛋。
在新作品中,加瓦西诺(Gavassino)试图描述如果太空飞船要穿越封闭的时间曲线,并在出发或以前出现时会出现。在这次旅行中,熵必须根据热力学的第二定律向热力学平衡增加,但是对于一致的宇宙,它也必须在输入时间样曲线之前返回到非平衡状态。他以围绕飞船弹跳的单个不稳定粒子的例子为例,他说,我们了解它们的物理定律要求粒子恢复其初始状态。
“正如人们所期望的那样,粒子自发衰减接近τ= 0,并且几乎整个旅程都保持衰减。但是,随着τ接近[循环的开始],粒子是自发地重建的,同时又衰减了,” Gavassino解释说。” “这种机制是能量水平离散化的直接结果,它不需要我们微调初始条件。”
在工作中,他建议有一点熵变得最大化,“热力学的第二定律开始倒退”。所有这些听起来很有趣,但这是捕获。根据这项工作,您将失去对循环中发生的任何事情的所有记忆。
他写道:“记忆可能是由于相互作用的结果而示意性建模的,其中一个对象在'内存守护者'的后期状态下会留下其初始状态的痕迹,这可能是测量装置或生物。”
为了建模内存收集过程,他发现“沿CTC(封闭的时间表曲线)收集的任何内存将在循环结束之前通过Poincaré恢复来消除”。您可以穿越循环,但是您不会在一致的宇宙中收集任何新信息,并且宇宙将使您返回您的初始启动位置,而熵仍处于动态状态。就祖父的悖论而言,宇宙将以使其保持自吻的方式发展,使时间旅行者恢复其最初的条件。
加瓦西诺(Gavassino)告诉现场科学。 "A 'self-consistency principle' was introduced, suggesting that everything should align to create a logically coherent story. My work provides the first rigorous derivation of this self-consistency principle directly from established physics. Specifically, I applied the standard framework of quantum mechanics – without additional postulates or controversial assumptions – and demonstrated that the self-consistency of history naturally follows from quantum laws."
虽然是一个有趣的主意,但他并没有将其视为可能存在类似封闭时间曲线的任何证据。
“相反,带回家的信息是,在带有CTC的假设宇宙中,时间旅行不会以通常在科幻小说中描绘的形式进行。实际上,在CTC上,热波动破坏了宏观的因果关系,并消除了所有记忆,”他得出结论。” “经常发生,大自然比我们更具创造力。”
该论文发表在古典和量子重力。
一个这个故事于2025年1月出版。