توسط باراک شوشانی، گفتگو- 25 آوریل 2022- اگر امکان سفر در زمان وجود داشت، به معنای وجود خطوط زمانی موازی بود. اعتبار: Shutterstock
آیا تا به حال اشتباهی مرتکب شده اید که آرزو کنید بتوانید آن را لغو کنید؟ تصحیح اشتباهات گذشته یکی از دلایلی است که مفهوم سفر در زمان را بسیار جذاب می‌دانیم. همانطور که اغلب در داستان های علمی تخیلی به تصویر کشیده می شود، با ماشین زمان، دیگر هیچ چیز دائمی نیست – همیشه می توانید به عقب برگردید و آن را تغییر دهید. اما آیا سفر در زمان واقعاً در جهان ما امکان پذیر است یا فقط یک داستان علمی تخیلی است؟
درک مدرن ما از زمان و علیت از نسبیت عام ناشی می شود. نظریه فیزیکدان نظری آلبرت انیشتین، فضا و زمان را در یک موجودیت واحد – “فضا زمان” – ترکیب می کند و توضیح بسیار پیچیده ای از نحوه عملکرد هر دو ارائه می دهد، در سطحی که با هیچ نظریه تثبیت شده دیگری قابل مقایسه نیست. این نظریه برای بیش از 100 سال وجود داشته است و به طور تجربی با دقت بسیار بالایی تأیید شده است، بنابراین فیزیکدانان نسبتاً مطمئن هستند که توصیف دقیقی از ساختار علی جهان ما ارائه می دهد.
برای چندین دهه، فیزیکدانان سعی کرده اند از نسبیت عام استفاده کنند تا بفهمند آیا سفر در زمان ممکن است یا خیر. به نظر می رسد که می توانید معادلاتی را بنویسید که سفر در زمان را توصیف می کنند و کاملاً با نسبیت سازگار هستند. اما فیزیک ریاضی نیست و معادلات اگر با چیزی در واقعیت مطابقت نداشته باشند بی معنی هستند.
استدلال علیه سفر در زمان
دو مسئله اصلی وجود دارد که باعث می شود فکر کنیم این معادلات ممکن است غیر واقعی باشند. اولین مسئله یک مسئله عملی است: به نظر می رسد ساخت ماشین زمان به ماده عجیب و غریب نیاز دارد که ماده ای با انرژی منفی است. تمام موادی که در زندگی روزمره خود می بینیم دارای انرژی مثبت هستند – ماده با انرژی منفی چیزی نیست که بتوان آن را فقط در اطراف آن پیدا کرد. از مکانیک کوانتومی، می دانیم که از نظر تئوری چنین ماده ای می تواند ایجاد شود، اما در مقادیر بسیار کم و برای زمان بسیار کوتاه.
با این حال، هیچ مدرکی مبنی بر غیرممکن بودن ایجاد ماده عجیب و غریب در مقادیر کافی وجود ندارد. علاوه بر این، معادلات دیگری ممکن است کشف شود که امکان سفر در زمان را بدون نیاز به ماده عجیب و غریب فراهم می کند. بنابراین، این موضوع ممکن است فقط یک محدودیت در فناوری فعلی یا درک مکانیک کوانتومی باشد.
موضوع اصلی دیگر کمتر عملی است، اما مهمتر است: این مشاهده است که به نظر می رسد سفر در زمان با منطق ، به شکل پارادوکس های سفر در زمان در تضاد است. انواع مختلفی از این پارادوکس ها وجود دارد، اما مشکل سازترین آنها پارادوکس های سازگاری هستند.
پارادوکس‌های سازگاری که در داستان‌های علمی تخیلی رایج است، هر زمان که رویداد خاصی رخ می‌دهد که منجر به تغییر گذشته شود، اتفاق می‌افتد، اما خود تغییر در وهله اول از وقوع این رویداد جلوگیری می‌کند.
به عنوان مثال، سناریویی را در نظر بگیرید که من وارد ماشین زمان خود می شوم، از آن برای بازگشت به زمان پنج دقیقه استفاده می کنم و به محض اینکه به گذشته رسیدم، ماشین را نابود می کنم. حالا که ماشین زمان را از بین بردم، پنج دقیقه بعد امکان استفاده از آن برایم غیرممکن بود.
اما اگر نتوانم از ماشین زمان استفاده کنم، نمی توانم به گذشته برگردم و آن را نابود کنم. بنابراین از بین نمی رود تا بتوانم به گذشته برگردم و آن را نابود کنم. به عبارت دیگر، ماشین زمان نابود می شود اگر و تنها در صورتی که از بین نرود. از آنجایی که نمی توان آن را همزمان از بین برد و از بین نبرد، این سناریو متناقض است.
حذف پارادوکس ها
یک تصور غلط رایج در داستان های علمی تخیلی وجود دارد که می توان پارادوکس ها را “ایجاد کرد”. معمولاً به مسافران زمان هشدار داده می شود که تغییرات قابل توجهی در گذشته ایجاد نکنند و دقیقاً به همین دلیل از ملاقات با گذشته خود اجتناب کنند. نمونه هایی از این را می توان در بسیاری از فیلم های سفر در زمان، مانند سه گانه «بازگشت به آینده» یافت.
اما در فیزیک، پارادوکس رویدادی نیست که واقعاً اتفاق بیفتد – این یک مفهوم کاملاً نظری است که به ناهماهنگی در خود نظریه اشاره دارد. به عبارت دیگر، پارادوکس‌های سازگاری صرفاً به این معنا نیست که سفر در زمان یک تلاش خطرناک است، بلکه به سادگی امکان‌پذیر نیست.
این یکی از انگیزه‌های فیزیکدان نظری استیون هاوکینگ بود تا حدس حفاظتی خود را در زمان‌شناسی فرموله کند، که می‌گوید سفر در زمان باید غیرممکن باشد. با این حال، این حدس تا کنون ثابت نشده است. علاوه بر این، اگر به جای حذف سفر در زمان به دلیل پارادوکس‌ها، می‌توانیم خود تناقض‌ها را حذف کنیم، جهان مکان بسیار جالب‌تری خواهد بود.
یکی از تلاش‌ها برای حل پارادوکس‌های سفر در زمان، حدس خودسازگاری ایگور دیمیتریویچ نوویکوف، فیزیکدان نظری است که اساساً بیان می‌کند که می‌توانید به گذشته سفر کنید، اما نمی‌توانید آن را تغییر دهید.
به گفته نویکوف، اگر در گذشته پنج دقیقه سعی می کردم ماشین زمان خود را نابود کنم، متوجه می شدم که انجام این کار غیرممکن است. قوانین فیزیک به نوعی برای حفظ ثبات توطئه می کنند.
معرفی چندین تاریخچه
اما اگر نتوانید گذشته را تغییر دهید، بازگشت به گذشته چه فایده ای دارد؟ کار اخیر من، همراه با شاگردانم جاکوب هاوزر و جرد ووگان، نشان می دهد که پارادوکس های سفر در زمان وجود دارد که حدس نوویکوف نمی تواند آنها را حل کند. این ما را به نقطه اول بازمی گرداند، زیرا اگر حتی یک تناقض را نتوان حذف کرد، سفر در زمان منطقاً غیرممکن خواهد بود.
بنابراین، آیا این آخرین میخ در تابوت سفر در زمان است؟
نه کاملا. ما نشان دادیم که اجازه دادن به تاریخ‌های متعدد (یا به عبارتی آشناتر، خطوط زمانی موازی) می‌تواند پارادوکس‌هایی را که حدس نوویکوف نمی‌تواند حل کند. در واقع، می تواند هر پارادوکسی را که به آن پرتاب می کنید حل کند.
این ایده بسیار ساده است. وقتی از ماشین زمان خارج می شوم، از یک جدول زمانی متفاوت خارج می شوم. در آن جدول زمانی، من می‌توانم هر کاری که بخواهم انجام دهم، از جمله نابود کردن ماشین زمان، بدون تغییر چیزی در خط زمانی اصلی که از آن آمده‌ام. از آنجایی که نمی‌توانم ماشین زمان را در خط زمانی اصلی نابود کنم، ماشینی که در واقع برای سفر به گذشته از آن استفاده کردم، هیچ تناقضی وجود ندارد.
پس از کار بر روی پارادوکس‌های سفر در زمان در سه سال گذشته، به طور فزاینده‌ای متقاعد شده‌ام که سفر در زمان ممکن است، اما تنها در صورتی که جهان ما بتواند به چندین تاریخ اجازه همزیستی را بدهد. بنابراین، می تواند؟
به نظر می‌رسد مکانیک کوانتومی مطمئناً چنین است، حداقل اگر تفسیر «جهان‌های متعدد» اورت را تأیید کنید، که در آن یک تاریخ می‌تواند به چندین تاریخ «تقسیم» شود، یکی برای هر نتیجه اندازه‌گیری احتمالی – برای مثال، زنده بودن یا مرده بودن گربه شرودینگر. ، یا اینکه آیا به گذشته رسیده ام یا نه.
اما اینها فقط حدس و گمان هستند. من و دانش‌آموزانم در حال حاضر روی یافتن یک نظریه ملموس از سفر در زمان با تاریخچه‌های متعدد کار می‌کنیم که کاملاً با نسبیت عام سازگار باشد. البته، حتی اگر ما موفق به یافتن چنین نظریه ای شویم، این برای اثبات امکان سفر در زمان کافی نیست، اما حداقل به این معنی است که سفر در زمان با پارادوکس های سازگاری منتفی نیست.
سفر در زمان و جدول‌های زمانی موازی تقریباً همیشه در داستان‌های علمی تخیلی دست به دست هم می‌دهند، اما اکنون ما مدرکی داریم که در علم واقعی نیز باید دست به دست هم دهند. نسبیت عام و مکانیک کوانتومی به ما می گویند که سفر در زمان ممکن است امکان پذیر باشد، اما اگر اینطور باشد، تاریخچه های متعدد نیز باید امکان پذیر باشد.
