Это классический научно-фантастический троп: путешественник перемещается во времени и вызывает изменения в истории, которые имеют катастрофические последствия для настоящего или даже угрожают самому их существованию. Если эти изменения ставят под угрозу их способность путешествовать во времени в первую очередь, то, конечно же, путешественник не может сделать это изменение во времени, верно? Но затем они могут снова вернуться в прошлое, то есть снова внести эти изменения… и так далее.
В этом суть ловушки под названием "парадокс дедушки", идея, которая с большим успехом использовалась в книгах, фильмах и телешоу — от рассказа Рэя Брэдбери "Громы грома" до "Футурамы" и "Назад в будущее". И как бы ни была интересна эта концепция в научной фантастике, над ней интенсивно размышляют настоящие физики и философы.
В чем суть самого парадокса: если бы вы могли "вернуться в прошлое", то вы могли бы вернуться в то время, когда у вашего дедушки не было детей, и убить его. Но если бы это случилось, то один из твоих родителей не родился бы, поэтому ты бы не родился, поэтому не было бы тебя, чтобы вернуться в прошлое. Противоречие.
Эта проблема возникает из-за риска, который путешествие во времени представляет для одной из наиболее сохранившихся идей в физике — причинности, идеи о том, что причина должна следовать за следствием при любых обстоятельствах.
Парадокс дедушки обычно представляют как доведение до абсурда или опровержение предположения о возможности путешествия во времени. Таким образом, гипотеза должна быть невозможной из-за парадокса дедушки. Путешествие во времени — или обратная причинно-следственная связь — невозможны. Хотя, если чуть сильней задуматься, то вы быстро придете к заключению, что путешествие назад во времени возможно. Парадокс дедушки не должен препятствовать путешествию во времени сам по себе. Вместо этого парадокс просто мешает тому, какие действия можно совершать во время путешествия.
Парадокс дедушки не доказывает, что вы не можете вернуться в прошлое, просто вы не можете вернуться в прошлое и убить своего дедушку. Не было бы ничего логически неправильного в том, чтобы вернуться в прошлое и, скажем, поздороваться со своим дедушкой. Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) придумали, как можно предотвратить нарушение причинно-следственной связи.
Сет Ллойд, профессор машиностроения в Массачусетском технологическом институте и самопровозглашенный "квантовый механик", уже более десяти лет проводит исследования, которые предлагают способ вернуться в прошлое и полностью избежать парадокса дедушки. Это включает в себя физику замкнутых времениподобных кривых (ЗВК), путей во времени и пространстве, которые возвращаются к своей исходной точке, что разрешено общей теорией относительности — теория гравитации Альберта Эйнштейна и влияние массы на пространство и время, или единая сущность пространства-времени.
Замкнутая времениподобная кривая — это путь сквозь пространство-время , ведущий в прошлое, как обясняет автор теории. Если вы будете следовать замкнутой времениподобной кривой на своем космическом корабле, вы можете в конечном итоге взаимодействовать со своим прежним "я". То есть замкнутые времениподобные кривые позволяют путешествовать во времени. Существует несколько различных типов моделей ЗВК, которые Ллойд иллюстрирует примерами из популярной художественной литературы.
Есть в основном два разных возможных типа моделей для ЗВК. В одном — который мы образно называем Типом I — путешественник во времени может вмешаться, чтобы изменить прошлое, как он его помнит, и в этот момент он попадает в другую квантовую ветвь вселенной — как в "Назад в будущее". В таких теориях путешествий во времени Типа I путешественник во времени вполне может убить своего дедушку.
В другом типе модели ЗВК, который предсказуемо называется типом II, путешествие во времени должно подчиняться принципу самосогласованности. Этот принцип, иногда называемый принципом самосогласованности Новикова или законом сохранения истории Нивена, предотвращает нарушение причинно-следственной связи, упорядочивая некоторые события на одном и том же ЗВК. Эта самосогласованность помешала бы нашей путешественнице во времени посадить свою машину на дедушку, даже если бы она захотела. Какой-то эффект всегда будет отклонять ее курс.
В теориях типа II путешественник во времени не может изменить прошлое, как бы он ни старался. Примеры рассказов о путешествиях во времени Типа II включают "Гарри Поттер и узник Азкабана" (маховик времени) и франшиза "Терминатор".
Ллойд и его команда приступили к изучению версии ЗВК типа II, которая сочетает в себе концепции квантовой телепортации с пост-отбором — фактором в вычислениях, который позволяет принимать одни результаты, в то время как другие отвергаются.
Квантовая телепортация — это процесс, в котором квантовая система дематериализуется здесь, а затем вновь материализуется где-то еще, основываясь на нелогичном квантовом явлении запутанности (идее о том, что две или более частиц могут быть связаны таким образом, что изменение одной из них мгновенно вызывает изменение в другом, независимо от того, насколько они далеки). В квантовой теории ЗВК, которую разработали ученые, путешествие по замкнутой времениподобной кривой тесно связано с телепортацией.
Квантовая механика явно указала, что добавление постселекции к квантовому измерению делает процесс детерминированным, а не вероятностным, и эффективно запрещает события, которые оказались бы парадоксальными.
Проверка этой идеи, проводимая путем разработки, условной, машины времени (квантовой симуляции) которая эффективно отправляет фотон на несколько миллиардных долей секунды назад во времени, чтобы он попытался "убить" свое прежнее "я" показала интересные результаты. Чем ближе фотон был к тому чтобы сделать что-то самопротиворечивое, тем чаще эксперимент терпел неудачу. Это может указывать на то, что путешествия во времени могут работать таким же образом — любая прогулка, которая может привести к парадоксу, заранее отменяется.
