پژوهش‌های یک فیزیکدان بزرگترین مشکل سفر در زمان را حل کرده است

بعدی- پارادوکس پدربزرگ یکی از مشکلات مفهوم سفر در زمان در منطق است و اکنون یک فیزیکدان می گوید که آن را حل کرده است.

به گفته فرارو، انتشارات Live Science. با توجه به “پارادوکس پدربزرگ”، سفر در زمان برای مدت طولانی غیرممکن اعلام شده است. این معما می‌پرسد اگر کسی به گذشته سفر کند و پدربزرگش را از بچه دار شدن باز دارد، چه اتفاقی می‌افتد، بنابراین خودش هرگز به دنیا نمی‌آید و این سفر هرگز اتفاق نمی‌افتد. یک مطالعه جدید ممکن است این مشکل را حل کرده باشد. این مطالعه با ترکیب نسبیت عام، مکانیک کوانتومی و ترمودینامیک نشان می‌دهد که سفر در زمان بدون اینکه منجر به این تضادهای منطقی شود امکان‌پذیر است. درک روزمره ما از زمان مبتنی بر فیزیک نیوتنی است، جایی که رویدادها به صورت خطی از گذشته به آینده پیشرفت می کنند. با این حال، نظریه نسبیت عام اینشتین که در سال 1915 تکمیل شد، این فرض شهودی را رد می کند. این فرضیه نشان می‌دهد که ساختار فضا-زمان می‌تواند به گونه‌ای رفتار کند که عقل سلیم را به چالش بکشد. همانطور که توسط پدیده هایی مانند سیاهچاله ها نشان داده شده است.

یکی از جالب‌ترین پیش‌بینی‌های نسبیت عام، وجود منحنی‌های بسته زمان‌مانند است، مسیرهایی در فضا-زمان که به دور اطراف می‌چرخند و از نظر تئوری به مسافر اجازه می‌دهند که گذشته را دوباره ببیند. لورنزو گاچینو، فیزیکدان و نویسنده مطالعه دانشگاه وندربیلت، می گوید: «در نسبیت عام، همه اشکال انرژی و تکانه به عنوان منابع گرانش عمل می کنند، نه فقط جرم. این بدان معناست که اگر ماده در حال چرخش باشد، می‌تواند فضازمان را به همراه خود بکشد. اگرچه این تأثیر بر سیارات و ستارگان ناچیز است، اما اگر کل جهان در حال چرخش باشد چه؟ در دنیایی که همه مواد در حال چرخش هستند، فضا-زمان می تواند به قدری منحنی شود که زمان عملاً به خود خم می شود و یک حلقه را تشکیل می دهد. فضاپیمایی که در امتداد چنین حلقه ای حرکت می کند، از نظر تئوری می تواند نه تنها در فضا، بلکه در زمان نیز به نقطه شروع خود بازگردد. اگرچه جهان ما به طور کلی به این شکل نمی چرخد، توده های چرخشی مانند سیاهچاله ها می توانند اثرات مشابهی ایجاد کنند و یک محیط بالقوه برای یک منحنی زمان بسته فراهم کنند.

پارادوکس های سفر در زمان

یکی از بزرگترین چالش های سفر در زمان در پارادوکس هایی است که ایجاد می کند. پارادوکس پدربزرگ تنها یک مثال است. این مشکلات به این دلیل به وجود می آیند که ما فرض می کنیم قوانین ترمودینامیک، قوانین حاکم بر گرما و انرژی، معمولاً به طور همزمان عمل می کنند. گاوچینو گفت: «در واقع قانون افزایش آنتروپی، کمیتی ترمودینامیکی که درجه بی نظمی در یک سیستم را اندازه می گیرد، تنها قانون فیزیک است که گذشته را از آینده جدا می کند. تا آنجا که می دانیم، آنتروپی تنها دلیلی است که رویدادهای گذشته را به خاطر می آوریم و نمی توانیم رویدادهای آینده را پیش بینی کنیم. آنتروپی بر بسیاری از تجربیات روزمره ما، از پیری بدن تا نحوه پردازش خاطرات، نظارت می کند. حتی حرکات ساده، مانند راه رفتن، متکی به اصطکاک است که آنتروپی را افزایش می دهد. بنابراین چگونه این فرآیندها در یک حلقه زمانی کار می کنند؟

حل کوانتومی پارادوکس ها

تحقیقات گاوچینو راه حل جالبی برای این مشکلات ارائه می دهد. او با الهام از کار فیزیکدان کارلو روولی نشان داد که رفتار ترمودینامیکی اساساً در منحنی زمان بسته تغییر می کند. در چنین حلقه‌ای، نوسانات کوانتومی رخ می‌دهد که آنتروپی را از بین می‌برد، فرآیندی که کاملاً با آنچه در زندگی روزمره تجربه می‌کنیم متفاوت است. این ارتعاشات می تواند تأثیر شگرفی بر مسافر زمان بگذارد. به عنوان مثال، با کاهش آنتروپی، از دست دادن حافظه و پیری انسان می تواند معکوس شود. گاواسینو سوال مهمی را مطرح کرد: “آیا افزایش آنتروپی علت مرگ ماست؟” اگر مرگ را واژگون کردی چه؟»

گاوچینو می گوید: «بسیاری از فیزیکدانان و فیلسوفان در گذشته استدلال کرده اند که اگر سفر در زمان وجود داشت، طبیعت همیشه راهی برای اجتناب از موقعیت های متناقض پیدا می کرد. اینجاست که اصل خودسازگاری مطرح می شود، جایی که همه چیز باید با هم هماهنگ شود تا داستانی منطقی منسجم ایجاد کند. کار من اولین اشتقاق واضح این اصل خودسازگاری را مستقیماً از فیزیک تعبیه شده ارائه می دهد. به طور خاص، من از چارچوب استاندارد کوانتومی استفاده کردم. «مکانیک، بدون فرضیه‌های اضافی یا مفروضات بحث‌برانگیز، نشان داد که خودسازگاری تاریخ به طور طبیعی از قوانین کوانتومی ناشی می‌شود». در حالی که یافته‌های گاواسینو مبنای نظری قانع‌کننده‌ای برای سفر در زمان فراهم می‌کند، این سوال همچنان باقی است: آیا چنین منحنی‌های زمان بسته واقعاً در دنیای واقعی وجود دارند؟ اکثر فیزیکدانان به وجود آنها شک دارند.

به عنوان مثال، در سال 1992، استیون هاوکینگ معروف “فرضیه حفاظت از گاهشماری” را پیشنهاد کرد و پیشنهاد کرد که قوانین فیزیک ممکن است در وهله اول از شکل گیری چرخه های زمانی جلوگیری کند. این ممکن است شامل تاب برداشتن یا تاب برداشتن فضا-زمان قبل از ایجاد یک حلقه باشد. با این حال، کار گاوچینو برای گسترش مرزهای درک ما ارزشمند است. گاوچینو می‌گوید: «چیزی که من در این مورد جالب می‌بینم این است که ما را به فکر نقش آنتروپی در تولید تجربه جهان می‌اندازد، موضوعی که در تمام فیزیک مورد علاقه است.» حتی اگر حلقه‌های زمانی وجود نداشته باشند، درک و مدل‌سازی آنها می‌تواند بینشی نسبت به پدیده‌های واقعی فراهم کند. برای مثال، مطالعه چگونگی تکامل و رفتار آنتروپی واقعی در طول یک مسیر بسته در مقیاس زیراتمی، می‌تواند بینش‌های شگفت‌انگیزی در مورد رفتار سیستم‌های زیراتمی و ترمودینامیک آنها به دست دهد.