
Az időutazást hosszú ideig lehetetlennek tartották, részben az úgynevezett "nagyapa-paradoxon" miatt.
Ez az ellentmondás azt a kérdést veti fel, hogy mi történne, ha valaki visszautazna az időben, és megakadályozná, hogy a nagyapja gyermeket nemzzen, ezzel törölve saját létezését. Egy új tanulmány azonban megoldást kínálhat erre a problémára.
Az általános relativitáselmélet, a kvantummechanika és a termodinamika kombinálásával a kutatás kimutatta, hogy az időutazás lehetséges lehet anélkül, hogy logikai ellentmondásokat okozna, írja a LIVE SCIENCE.
Az időhurkok fizikája
A mindennapi időérzékelésünk a newtoni fizikán alapul, ahol az események lineárisan haladnak a múltból a jövő felé. Einstein általános relativitáselmélete, amelyet 1915-ben fejezett be, megkérdőjelezi ezt az intuitív elképzelést. Az elmélet feltárja, hogy a téridő szerkezete olyan módokon viselkedhet, amelyek ellentmondanak a józan észnek, amint azt például a fekete lyukak jelensége is bizonyítja. Az egyik legérdekesebb előrejelzése az úgynevezett zárt időszerű görbék (closed timelike curves, CTC) létezésének lehetősége — olyan téridőbeli útvonalaké, amelyek visszatérnek önmagukhoz, és elméletileg lehetővé teszik az utazó számára, hogy visszatérjen a múltba.
„Az általános relativitáselméletben minden energia- és impulzusforma gravitációs forrásként működik — nem csak a tömeg,” mondta Lorenzo Gavassino, a Vanderbilt Egyetem fizikus kutatója a LiveScience-nek küldött e-mailben. „Ez azt jelenti, hogy ha az anyag forog, az magával húzhatja a téridőt is. Míg ez a hatás elhanyagolható bolygók és csillagok esetében, mi lenne, ha az egész világegyetem forogna?”
Egy olyan univerzumban, ahol minden anyag forog, a téridő annyira eltorzulhat, hogy az idő ténylegesen önmaga köré hajlik, hurkot alkotva. Egy űrhajó, amely egy ilyen hurok mentén halad, elméletileg visszatérhetne kiindulási pontjára, nemcsak térben, hanem időben is. Bár a mi univerzumunk egésze nem tűnik úgy, hogy ilyen módon forogna, forgó tömegek — például fekete lyukak — hasonló hatásokat kelthetnek, potenciális környezetet teremtve a zárt időszerű görbék számára.
Az időutazás paradoxonjai
Az időutazás egyik legnagyobb kihívása a vele járó paradoxonok. A nagyapa-paradoxon csupán egy példa ezekre. Az ilyen problémák abból fakadnak, hogy feltételezzük, a termodinamika törvényei — amelyek a hő és energia viselkedését szabályozzák — normálisan működnek egy időhurkon.
„Valójában az entrópia növekedésének törvénye — amely egy rendszer rendezetlenségi fokát méri — az egyetlen fizikai törvény, amely megkülönbözteti a múltat a jövőtől,” mondta Gavassino. „Amennyire tudjuk, az entrópia az egyetlen oka annak, hogy emlékszünk a múlt eseményeire, és nem tudjuk előre megjósolni a jövőt.”
Az entrópia számos mindennapi tapasztalatunkat irányítja, a testünk öregedésétől kezdve az emlékezési folyamatainkig. Még az egyszerű cselekvések, mint például a séta, is a súrlódásra épülnek, amely maga is növeli az entrópiát. De hogyan viselkednének ezek a folyamatok egy időhurkon?
Kvantummegoldás a paradoxonokra
Gavassino kutatása, amely 2024. december 12-én jelent meg a Classical and Quantum Gravity folyóiratban, érdekes megoldást kínál. Carlo Rovelli fizikus munkájából merítve kimutatta, hogy a termodinamika viselkedése alapvetően megváltozik egy zárt időszerű görbén. Egy ilyen hurkon kvantumingadozások keletkeznek, amelyek képesek törölni az entrópiát — ez a folyamat alapvetően eltér attól, amit a mindennapi életben tapasztalunk.
Ezek az ingadozások drámai hatással lehetnek az időutazóra. Például, ahogy az entrópia csökken, az ember emlékei eltűnhetnek, és az öregedés visszafordulhat. „Az entrópia növekedése az oka annak, hogy meghalunk. Mi történik, ha ezt megfordítjuk?” tette fel a kérdést Gavassino. Ez a jelenség akár visszafordíthatatlannak tűnő eseményeket, például a nagyapa megölését is ideiglenessé teheti egy időhurkon, ezzel teljesen semmissé téve a paradoxont.
„A legtöbb fizikus és filozófus korábban azt állította, hogy ha az időutazás létezik, a természet mindig talál egy módot az ellentmondásos helyzetek megelőzésére,” mondta Gavassino. „Bevezettek egy ‘önkonzisztencia-elvet,’ amely szerint mindennek össze kell állnia, hogy logikailag koherens történet jöjjön létre. Az én munkám az első szigorú levezetése ennek az önkonzisztencia-elvnek a meglévő fizikai elméletekből. Kifejezetten a kvantummechanika standard keretét alkalmaztam — további posztulátumok vagy vitatható feltételezések nélkül —, és kimutattam, hogy a történelem önkonzisztenciája természetesen következik a kvantumtörvényekből.”
Elméleti és gyakorlati következmények
Bár Gavassino eredményei meggyőző elméleti keretet kínálnak az időutazás számára, továbbra is kérdéses, hogy a zárt időszerű görbék valóban léteznek-e a valóságban. A legtöbb fizikus szkeptikus. Például Stephen Hawking 1992-ben híresen javasolta a „kronológiai védelmi sejtést,” amely szerint a fizika törvényei megakadályozhatják az időhurkok kialakulását. Ez magában foglalhatja azt, hogy a téridő szingularitássá válik — vagy összeomlik — közvetlenül azelőtt, hogy egy hurok létrejöhetne.
Mindezek ellenére Gavassino munkája értékes, mert kitolja a megértésünk határait.
„Ami érdekes számomra ebben a témában, az az, hogy arra késztet bennünket, miszerint elgondolkodjunk az entrópia szerepén az univerzum megtapasztalásában, ami valószínűleg a kedvenc témám az egész fizikában,” mondta Gavassino.
Még ha az időhurkok nem is léteznek, a megértésük és modellezésük betekintést nyújthat valós jelenségekbe. Például az, hogy hogyan fejlődik és viselkedik az entrópia egy zárt pályán szubatomi szinten, izgalmas ismereteket nyújthat a szubatomi rendszerek és azok termodinamikája viselkedéséről.
Kapcsolódó anyagok:
Tudósok szerint lehetséges az időutazás, példa is van rá
A nyitókép csak illusztráció, forrás: Midjourney