Tidsrejser kunne være mulige, men kun med parallelle tidslinjer

Har du nogensinde lavet en fejl, som du ville ønske, du kunne fortryde? At rette tidligere fejl er en af ​​grundene til, at vi finder begrebet tidsrejse så fascinerende. Som ofte portrætteret i science fiction, med en tidsmaskine, er intet permanent længere - du kan altid gå tilbage og ændre det. Men er tidsrejser virkelig mulige i vores univers, eller er det bare science fiction?

Vores moderne forståelse af tid og kausalitet kommer fra den generelle relativitetsteori. Teoretisk fysiker Albert Einsteins teori kombinerer rum og tid i en enkelt enhed - "rumtid" - og giver en bemærkelsesværdig indviklet forklaring på, hvordan de begge fungerer, på et niveau, der ikke kan matches af nogen anden etableret teori. Denne teori har eksisteret i mere end 100 år og er blevet eksperimentelt verificeret med ekstrem høj præcision, så fysikere er ret sikre på, at den giver en nøjagtig beskrivelse af årsagsstrukturen i vores univers.

I årtier har fysikere forsøgt at bruge generel relativitetsteori til at finde ud af, om tidsrejser er mulige. Det viser sig, at man kan nedskrive ligninger, der beskriver tidsrejser og er fuldt kompatible og i overensstemmelse med relativitetsteorien. Men fysik er ikke matematik, og ligninger er meningsløse, hvis de ikke svarer til noget i virkeligheden.

Argumenter mod tidsrejser

Der er to hovedproblemer, der får os til at tro, at disse ligninger kan være urealistiske. Det første spørgsmål er praktisk:at bygge en tidsmaskine ser ud til at kræve eksotisk stof, som er stof med negativ energi. Alt det stof, vi ser i vores daglige liv, har positiv energi - stof med negativ energi er ikke noget, du bare kan finde liggende. Fra kvantemekanikken ved vi, at sådant stof teoretisk kan skabes, men i for små mængder og for korte tider.

Der er dog intet bevis for, at det er umuligt at skabe eksotisk stof i tilstrækkelige mængder. Desuden kan andre ligninger blive opdaget, der tillader tidsrejser uden at kræve eksotisk stof. Derfor kan dette problem blot være en begrænsning af vores nuværende teknologi eller forståelse af kvantemekanik.

Det andet hovedspørgsmål er mindre praktisk, men mere væsentligt:​​det er observationen af, at tidsrejser synes at modsige logikken, i form af tidsrejseparadokser. Der er flere typer af sådanne paradokser, men de mest problematiske er konsistensparadokser.

En populær trope inden for science fiction, konsistensparadokser opstår, når der er en bestemt begivenhed, der fører til at ændre fortiden, men selve forandringen forhindrer denne begivenhed i at ske i første omgang.

Overvej for eksempel et scenarie, hvor jeg går ind i min tidsmaskine, bruger den til at gå fem minutter tilbage i tiden og ødelægge maskinen, så snart jeg kommer til fortiden. Nu hvor jeg ødelagde tidsmaskinen, ville det være umuligt for mig at bruge den fem minutter senere.

Men hvis jeg ikke kan bruge tidsmaskinen, så kan jeg ikke gå tilbage i tiden og ødelægge den. Derfor er den ikke ødelagt, så jeg kan gå tilbage i tiden og ødelægge den. Med andre ord bliver tidsmaskinen ødelagt, hvis og kun hvis den ikke ødelægges. Da det ikke både kan ødelægges og ikke ødelægges samtidigt, er dette scenarie inkonsekvent og paradoksalt.

Eliminering af paradokserne

Der er en almindelig misforståelse i science fiction, at paradokser kan "skabes". Tidsrejsende advares normalt om ikke at foretage væsentlige ændringer i fortiden og undgå at møde deres tidligere selv af netop denne grund. Eksempler på dette kan findes i mange tidsrejsefilm, såsom "Tilbage til fremtiden"-trilogien.

Men i fysik er et paradoks ikke en begivenhed, der rent faktisk kan ske – det er et rent teoretisk begreb, der peger mod en inkonsekvens i selve teorien. Med andre ord indebærer konsistensparadokser ikke blot, at tidsrejser er en farlig bestræbelse, de antyder, at det simpelthen ikke kan lade sig gøre.

Dette var en af ​​motivationerne for den teoretiske fysiker Stephen Hawking til at formulere sin kronologiske beskyttelsesformodning, som siger, at tidsrejser burde være umulige. Denne formodning er dog indtil videre ubevist. Desuden ville universet være et meget mere interessant sted, hvis vi i stedet for at eliminere tidsrejser på grund af paradokser bare kunne eliminere selve paradokserne.

Et forsøg på at løse tidsrejseparadokser er den teoretiske fysiker Igor Dmitriyevich Novikovs selvkonsistensformodning, som i det væsentlige siger, at du kan rejse til fortiden, men du kan ikke ændre den.

Ifølge Novikov, hvis jeg forsøgte at ødelægge min tidsmaskine fem minutter tidligere, ville jeg opdage, at det er umuligt at gøre det. Fysikkens love ville på en eller anden måde konspirere for at bevare konsistensen.

Introduktion af flere historier

Men hvad er meningen med at gå tilbage i tiden, hvis du ikke kan ændre fortiden? Mit seneste arbejde, sammen med mine studerende Jacob Hauser og Jared Wogan, viser, at der er tidsrejseparadokser, som Novikovs formodning ikke kan løse. Dette bringer os tilbage til udgangspunktet, for hvis blot et paradoks ikke kan elimineres, forbliver tidsrejse logisk umulig.

Så, er dette det sidste søm i kisten for tidsrejser? Ikke helt. Vi viste, at det at tillade flere historier (eller i mere velkendte termer, parallelle tidslinjer) kan løse de paradokser, som Novikovs formodning ikke kan. Faktisk kan det løse ethvert paradoks, du kaster efter det.

Ideen er meget enkel. Når jeg forlader tidsmaskinen, går jeg ind på en anden tidslinje. På den tidslinje kan jeg gøre, hvad jeg vil, inklusive at ødelægge tidsmaskinen, uden at ændre noget i den oprindelige tidslinje, jeg kom fra. Da jeg ikke kan ødelægge tidsmaskinen i den oprindelige tidslinje, som er den, jeg faktisk brugte til at rejse tilbage i tiden, er der intet paradoks.

Efter at have arbejdet med tidsrejseparadokser i de sidste tre år, er jeg blevet mere og mere overbevist om, at tidsrejser kunne være mulige, men kun hvis vores univers kan tillade flere historier at eksistere side om side. Så kan det?

Kvantemekanik synes bestemt at antyde det, i det mindste hvis du abonnerer på Everetts "mange verdener" fortolkning, hvor en historie kan "opdeles" i flere historier, en for hvert muligt måleresultat - for eksempel om Schrödingers kat er levende eller død , eller om jeg ankom tidligere eller ej.

Men det er kun spekulationer. Mine elever og jeg arbejder i øjeblikket på at finde en konkret teori om tidsrejser med flere historier, der er fuldt ud forenelig med almen relativitet. Selv hvis det lykkes os at finde en sådan teori, ville dette selvfølgelig ikke være tilstrækkeligt til at bevise, at tidsrejser er mulige, men det ville i det mindste betyde, at tidsrejser ikke er udelukket af konsistensparadokser.

Tidsrejser og parallelle tidslinjer går næsten altid hånd i hånd i science fiction, men nu har vi et bevis på, at de også skal gå hånd i hånd i ægte videnskab. Generel relativitetsteori og kvantemekanik fortæller os, at tidsrejser måske er mulige, men hvis det er, så må flere historier også være mulige. + Udforsk yderligere

Tidsrejse er mulig – men kun hvis du har et objekt med uendelig masse

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.