Fizycy twierdzą, że podróż w czasie bez paradoksów jest – z logicznego punktu widzenia – możliwa.
Dziadkowie, możecie odetchnąć z ulgą! Paradoks, który od dawna spędzał wam – a także fizykom i autorom książek oraz filmów science fiction – sen z powiek, nie stanowi jednak zagrożenia. Student University of Queensland i jego promotor przeprowadzili analizy i ustalili, że matematyka dopuszcza podróże w czasie wolne od paradoksów, a praktyczne przeszkody dla podróży w czasie są znacznie poważniejsze niż przeszkody matematyczne.
Fani science fiction często muszą dokonywać tak zwanego zawieszenia niewiary, ignorować rozmaite problematyczne elementy fabuły i po prostu zanurzać się w opowieści. Dotyczy to szczególnie filmów czy książek poświęconych podróżom w czasie. Nieraz zdarza się, że autor zaplecie zawiąże istny fabularny węzeł gordyjski, żeby nadać podróżom w czasie logiczny sens, choć najprawdopodobniej i tak nie są one możliwe.
Tak w każdym razie uważa wielu fizyków. Einstein twierdził, że podróż w czasie – a przynajmniej podróż w czasie stanowiąca konsekwencję koncepcji wszechświata Gödla – jest zapewne „wykluczona z przyczyn fizycznych”. W 1992 r. Stephen Hawking sformułował „przypuszczenie ochrony chronologii”, zgodnie z którym prawa wszechświata w zasadzie wykluczają podróże w czasie, więc – jak to ujął uczony – „historycy nie mają się czego bać”. Podobną tezę stawiał rosyjski fizyk Igor Dmitrijewicz Nowikow, autor zasady samospójności.
Podróży w czasie nie da się jednak wykluczyć na sto procent. Według ogólnej i szczególnej teorii względności czas jest względny. Ta pierwsza dopuszcza możliwość rozmaitych dziwacznych zabaw z czasem. Gdyby zatem człowiek wskoczył do wehikułu czasu i ruszył w przeszłość, czy od razu namieszałby w historii, powodując mnóstwo najróżniejszych paradoksów? Niekoniecznie. Tak przynajmniej uważają autorzy artykułu opublikowanego niedawno w recenzowanym czasopiśmie „Classical and Quantum Gravity”. Matematyka podpowiada, że wszechświat wszystko uporządkuje.
Podstawowy paradoks
Klasyczny eksperyment myślowy dotyczący podróżowania w czasie nosi nazwę paradoksu dziadka. Wyobraź sobie, że cofasz się w czasie i zabijasz swojego dziadka (zasłużył sobie – nie możesz już słuchać, kiedy rozprawia o polityce), zanim jeszcze począł on twojego ojca. Skoro tak, jak to możliwe, że istniejesz? Że się urodziłeś i że mogłeś się cofnąć w czasie? Z drugiej strony, jeżeli nie istniejesz, kto w takim razie zabił twojego dziadka? Oto paradoks. Linia czasu przestaje być spójna.
Problem ten przewija się przez wiele opowieści o podróżach w czasie. Weźmy choćby Powrót do przyszłości. Marty cofa się do roku 1955 i psuje zaloty swoich młodych rodziców, więc nie przychodzi na świat. Ponieważ nie przyszedł na świat, nie może popsuć rodzicom zalotów. Ponieważ nie może popsuć rodzicom zalotów, nie może nie przyjść na świat. Błędne koło.
Tego rodzaju problemy nie są wyłącznie domeną filozofów ani fanów popularnych filmów. Niektóre rozwiązania równań Einsteina dopuszczają podróż w czasie po zamkniętych krzywych czasopodobnych. Załóżmy, że jesteś obecny podczas jakiegoś zdarzenia. Cofasz się w czasie i przestrzeni, a następnie znowu do niego powracasz. Robisz pętlę. Co niezwykle ważne, moment, do którego wracasz, nie jest powtórką pierwotnego zdarzenia, ale tym samym zdarzeniem.
Zamknięte krzywe czasopodobne mogłyby umożliwiać najróżniejszego rodzaju podróże w czasie. Fizyk Michio Kaku wymienia chociażby podróż przez tunel czasoprzestrzenny, przez wirującą czarną dziurę, dokoła nieskończenie długiego, wirującego cylindra i dokoła dwóch zderzających się ze sobą kosmicznych strun.
Wszechświat jako samoregulujący się Władca Czasu
Skoro podróż w czasie teoretycznie wchodzi w grę, Tobar Germain, student University of Queensland, postanowił przeanalizować jej spójność. Czy matematyka dopuszcza pozbawione paradoksów podróżowanie w czasie? Aby odpowiedzieć na to pytanie, połączył siły z doktorem Fabio Costą i razem wzięli się do obliczeń.
„Niektórzy fizycy uważają podróże w czasie za możliwe. Z logicznego punktu widzenia trudno się z tym jednak pogodzić ze względu na konsekwencje dla naszej wolnej woli – tłumaczy Tobar w materiałach prasowych. – Owszem, człowiek mógłby podróżować w czasie, ale nie mógłby podjąć żadnego działania powodującego paradoks”.
Według analiz Tobara i Costy podróż w czasie może być spójna i pozbawiona logicznych paradoksów. Musi jednak zostać spełniony pewien warunek: skutki we wszystkich regionach czasoprzestrzeni z wyjątkiem dwóch muszą pozostać niezmienione. W takim przypadku, mimo zamkniętych krzywych czasopodobnych, osoba mogłaby zachować wolną wolę, a zarazem nie spowodowałaby żadnego paradoksu.
„Z matematycznego punktu widzenia wszystko się zgadza. Wyniki przywodzą na myśl science fiction” – twierdzi Costa.
Aby to zilustrować, Tobar i Costa przedstawiają następujący eksperyment myślowy. Załóżmy, że cofasz się w czasie, bo chcesz zatrzymać pandemię koronawirusa. Odnajdujesz pacjenta zero i izolujesz go od innych osób. Misja wykonana, paradoksu udało się uniknąć, prawda? Otóż nie. Z równań wynika, że bieg wydarzeń dopasuje się do dowolnego działania, które podejmiesz. Może na przykład to ty zakazisz się koronawirusem, sam staniesz się pacjentem zero i do pandemii i tak dojdzie.
Przeszłość przyszłości nadal będzie więc obejmowała wydarzenia, które zmotywowały cię do podróży w czasie.
„Nie ma znaczenia, co zrobisz: zasadnicze zdarzenia po prostu się dopasują – mówi Tobar. – Bez względu na interwencję, którą podejmiesz, i tak dojdzie do pandemii, a ty postanowisz cofnąć się w czasie i ją powstrzymać”.
„Odkryte przez nas procesy matematyczne dopuszczają podróż w czasie, która nie stoi w sprzeczności z istnieniem wolnej woli, a zarazem nie powoduje w naszym wszechświecie żadnych paradoksów”.
Podróż po krzywej czasopodobnej
Oczywiście zdanie: „Matematyka dopuszcza podróż w czasie” nie oznacza, że jest to możliwe w praktyce. Nawet gdyby człowiekowi udało się wskoczyć do tunelu czasoprzestrzennego, prawdopodobnie zostałby zmiażdżony, zanim jeszcze dotarłby na drugą stronę. Nawet DeLorean nic by tu nie pomógł.
Wszystko sprowadza się do praw grawitacji kwantowej, których nadal nie znamy. Co z innymi scenariuszami wskazywanymi przez Kaku? Niestety, on sam przyznawał, że zgodnie z obecną wiedzą o prawach fizyki żaden nie wchodzi w grę.
A zatem, choć na papierze wszystko wygląda obiecująco, w najbliższej przyszłości ruch we wszechświecie nadal będzie się odbywał tylko w jedną stronę.
Pierwotnie tekst ukazał się na stronie Big Think.
Czytaj również:
