Ajarännak on üks intrigeerivamaid fantaasiamõisteid. Kuid see tekitab palju küsimusi - nii füüsikutele kui ka filosoofidele - ja võib põhjustada ka mitmesuguseid paradokse. “Mõrvatud vanaisa paradoks” on üks neist.
Ajarännaku mõistet kasutatakse kirjanduses ja kinos täies hoos, sõltumata žanrist. Sageli on kõigi selliste lugude keskpunktis reisija tehtud muudatused minevikusündmustele, mis viivad tulevikus tõeliste katastroofideni. Tasub meeles pidada vähemalt Ray Bradbury lugu "Ja äike raputas".
See dilemma, mida nimetatakse ka mõrvatud vanaisa paradoksiks, esindab füüsikute ja filosoofide peamist vastuväidet ajarännakule: põhjuslikkuse võimalikku rikkumist. Ja kuigi ajarännakud on endiselt spekulatsioonid, arutatakse selliste teadlaste seas nagu Stephen Hawking ja Kip Thorne tuliselt põhjuslikkuse seose rikkumise tõenäolisi tulemusi ja seda, kuidas loodus neid takistada võiks.
Mis on "mõrvatud vanaisa paradoks"
Mõrvatud vanaisa paradoks kujutab hüpoteetilist olukorda, kus ajarändur rändab ajas tagasi ja teeb midagi sellist, mille tõttu teda kunagi ei eksisteeri (tavaliselt peetakse reisija vanaisa juhuslikku surma) või sündmust, mis muudab tema reisimise võimatuks … Paradoks tuleneb asjaolust, et see inimene ei sündinud kunagi. Ja kuna teda pole kunagi olemas olnud, kuidas saaks ta ajas tagasi minna ja vanaisa tappa? Seega viib ajarännaku idee põhjusliku seose võimaliku rikkumiseni - reegel, et põhjus eelneb alati tagajärjele.
Spetsiaalse relatiivsuse järgi eelneb minevik (põhjus) alati tulevikule (tagajärg) / Helen Klus.
Kujutame ette stsenaariumi, kus andekas noor leiutaja - nimetagem teda Eugene'iks - loob 2018. aastal ajamasina. Kuna Eugene ei teadnud oma vanaisa kunagi, otsustab ta temaga kohtumiseks õigeaegselt tagasi reisida. Pärast hoolikat uurimist saab ta 22. novembril 1960 kell 15:43 teada, kus ta vanaisa oli - veel noor ja vallaline -. Ta satub ajamasinasse ja alustab oma teekonda.
Reklaamvideo:
Kahjuks võtab Zhenya kõike sõna-sõnalt ja kui ta sai teada, kus tema vanaisa oleks, läks ta just sellesse kohta. Ta "maandub" sinna, kus tema vanaisa sel hetkel peaks olema … väga etteaimatava tulemusega. Pärast kiiret DNA-testi saab ta aru, et see oli tegelikult tema isa isa, satub tagasi autosse ja ootab kadumist.
Mida edasi teha
Füüsikud ja filosoofid on paradoksile välja pakkunud mitmeid lahendusi. Vene füüsiku Igor Dmitrievich Novikovi (Universumi evolutsioon, 1979) poolt 1970. aastatel välja töötatud Novikovi enesekonsektsiooni põhimõte soovitab kasutada aja kumerust (laias laastus, kuidas Einsteini relatiivsusteoorias kirjeldatakse ruumi kumerust) geodeetilisi jooni. Need suletud, aja sarnased kõverad ei riku ühtegi samas kõveras olevat põhjuslikku seost. Põhimõte eeldab ka seda, et ajas rändamine on võimalik ainult nendes piirkondades, kus need suletud kõverad esinevad - näiteks ussiaukude juuresolekul, nagu on kirjeldanud Kip Thorne ja tema kolleegid oma 1988. aasta raamatus „Ussid, ajamasinad ja nõrk energiaolukord“(ussiaugud), Ajamasinad ja nõrga energia seisund). Sel juhul oleksid sündmused tsüklilised ja enesekindlad. See omakorda tähendab, et ajarändurid ei saaks minevikku muuta - olgu see siis mingite füüsiliste tõkete või sellise valiku tegemise võime puudumise tõttu. Nii et kui raske Eugene püüdis, poleks ta just sel hetkel saanud oma autot maanduda, isegi kui ta oleks ootamatult otsustanud oma vanaisa tappa.
Igor Dmitrievich Novikov / GAISh MSU fotoarhiiv.
Hiljem laiendasid seda ideed Caltechi õpilased Fernando Esheverria ja Gunnar Klinghammer koostöös Kip Thorniga. Oma artiklis tutvustasid nad piljardipalli, mis visati mineviku kaudu läbi ussiauku mööda trajektoori, mis lõpuks takistaks tal selle sisenemast. Nad väitsid, et ussiaugu füüsikalised omadused muudavad kuuli trajektoori nii, et see ei saaks iseennast häirida, või et pall ei saanud ussi auku siseneda, kuna tegelikud sekkumised on väljastpoolt.
Seega, kui järgite Novikovi teooriat, muutuvad ajaränduri tehtud toimingud fait accompli ajalooks ja nende sündmuste vaatlejatel ei ole võimalik näha Cauchy silmapiiri.
2018. aastal naastes avastab meie Jevgeni, et tema pere maja on kadunud, aga ka muud jäljed selle olemasolust. Olles lugenud Novikovi teooriast ja Caltechi teadlaste piljardipallidest, kirub ta Universumit tegevusetuse eest. Ja sel hetkel mõistab ta, et võib-olla Universum ei sekkunud, kuna see vajas teatavaid parandusmeetmeid. Ta jookseb tagasi ajamasina juurde, et enda tegevusi muuta ja oma tulevikku päästa.
Esheverria ja Klinkhammeri lahendus / Vikipeedia.
Novikovi lahendus võib tunduda pisut kaugeleulatuv, sest see nõuab kindlasti paljusid füüsikale seni tundmatuid mehhanisme. Just sel põhjusel lükkab teadusringkond tagasi mõrvatud vanaisa paradoksi selle lahenduse.
Kas paradoksile võiks leida ökonoomsema lahenduse, mis põhineks juba olemasolevatel füüsika aspektidel, mida tutvustavad teised teooriad? Selgub, et hüpotees, nagu kvantmehaanika mitme maailma tõlgendus, võib selle pakkuda.
Kvantmehaanika paljusõnaline tõlgendus kiirustab appi
Hugh Everett III pakkus 1950-ndatel aastatel välja kvantmehaanika mitmeilmelise tõlgenduse kui lahenduse lainefunktsioonide kokkuvarisemise probleemile, mida täheldati Youngi kuulsas kahepilulises katses.
Kui pilu läbib, saab elektronit kirjeldada lainefunktsiooni abil, mille tõenäosus läbida kas pilu 1 või pilu 2. Kui ekraanile ilmub elektron, näeb see välja nagu udune laine. Ja muudel juhtudel avaldub see osakesena. Seda nimetatakse lainefunktsiooni kokkuvarisemiseks. Teisisõnu, laine näib kaduvat ja osake jääb oma kohale. See on omakorda võtmetegur kvantmehaanika Kopenhaageni tõlgenduses. Kuid teadlased ei mõistnud, miks lainefunktsioon varises kokku.
Everett esitas veel ühe küsimuse: kas lainefunktsioon üldse variseb kokku?
Ta tutvustas olukorda, kus lainefunktsioon kasvab jätkuvalt plahvatuslikult. Selle tulemusel omandab kogu Universum ühe kahest võimalikust olekust: "maailma", milles osake läbis pilu nr 1, ja "maailma", milles osake läbis pilu nr 2. Everett väitis, et sama olekute "jagunemine" toimub ka kõik kvantisündmused, mille mitu väljundit eksisteerivad eri maailmades superpositsioonilises olekus. Lainefunktsioon meie jaoks näeb välja nagu variseb, kuna elame ühes neist maailmadest, mis pole võimelised üksteisega suhelda.
Maailmade jaotuse skeem kvantmehaanika mitmeilmelise tõlgenduse järgi / Vikipeedia.
Seega, kui Eugene saabub 1960. aastal, jaguneb universum. Teda pole enam maailmas, kust ta tuli (olgu see siis maailm nr 1). Selle asemel lõi ja hõivas ta uue maailma. Kui ta rändab tulevikku, liigub ta koos selle maailma kronoloogiaga. Ta ei eksisteerinud selles kunagi ega suri oma vanaisa kunagi. Tema vanaisa eksisteerib maailmas jätkuvalt hea tervise juures.
Tehke kokkuvõte
Muidugi ei muuda ükski väljapakutud lahendus ja hüpotees ajareisi reaalsuseks. Einsteini spetsiaalne relatiivsusteooria ja massiobjekti kiirusepiirangud seavad sellele tõsiseid takistusi. Kuid need pakuvad mõistatusele huvitavaid lahendusi. Iroonilisel kombel pärineb "mõrvatud vanaisa paradoksi" kõige usutavam lahendus ühest füüsilisest hüpoteesist, mis on tekitanud veelgi fantastilisemaid lugusid kui paljud muud teadlased viimase sajandi jooksul väljendanud ideed ja hüpoteesid.
Kummalisel kombel võib mitme maailma tõlgendus vastata ka teisele ajarännakuga seotud mõttekäigule. Kui selline tehnoloogia saab kunagi olema midagi muud kui fantaasia, kus on kogu aeg reisijad? Miks pole nad tulnud meie juurde oma avastusest rääkima?
Tõenäoline vastus on see, et me elame ürgses maailmas, kus ajamasinad on mõeldud loomiseks. Ja leiutajad ja nende kaasreisijad satuvad lihtsalt teistesse maailmadesse, mille nad ise loovad. Kui see on tõsi, viib ajamasina leiutamine meie maailma tõsiasja juurde, et paljud füüsikud ja leiutajad kaovad sellest.
Vladimir Guillen
