- Bestefar-paradokset er et potensielt logisk problem der en tidsreiser kunne gå tilbake i tid og slette sin egen eksistens.
- Lukkede tidslignende kurver, eller stier gjennom romtid som fører til fortiden, tillate tidsreiser.
- Et MIT-eksperiment antyder at enhver utflukt som ville føre til et paradoks i tidsreiser avbrytes forebyggende.
Det er en klassiker science fiction trope: en tidsreisende reiser tilbake i tid og forårsaker en endring i historien som har katastrofale effekter på nåtiden eller til og med truer deres eksistens.
Hvis disse endringene setter deres evne til å reise tilbake i tid for det første, så kan vel ikke den reisende gjøre den endringen til tid, ikke sant? Men så de kan gå tilbake i tid igjen, så kan gjøre disse endringene igjen … og så videre.
🌀 Fysikk kan være snublet. Vi vil være din guide – bli med i Pop Mech Pro.
Det er essensen av en felle kalt «bestefars paradoks» en idé som har blitt brukt med stor effekt i bøker, filmer og TV-serier – fra Ray Bradburys novelle En lyd av torden til Futurama til Tilbake til fremtiden. Og så gøy som dette konseptet er i science fiction, er det også noe som faktiske fysikere og filosofer tenker intenst på.
“Argumentasjonen går slik, hvis du kunne “gå tilbake i tid”, så kunne du gå tilbake til en tid før bestefaren din hadde fått noen barn og myrde ham,” Tim Maudlin, en vitenskapsfilosof som undersøker metafysisk grunnlaget for fysikk og logikk, forklarer til Populær mekanikk. “Men hvis det skjedde, ville ikke en av foreldrene dine blitt født, så du ville ikke blitt født, så det ville ikke være deg å gå tilbake i tid. Motsigelse.”
Dette problemet oppstår fra risikoen tidsreiser vil utgjøre for en av de mest bevarte ideene i fysikk – kausalitet, ideen som forårsaker må fortsette virkning under alle omstendigheter.
«Bestefar-paradokset blir vanligvis presentert som et reductio ad absurdum, eller en tilbakevisning av påstanden om at tidsreise er mulig, sier Maudlin. «Så hypotesen må være umulig på grunn av bestefar-paradokset; tidsreise – eller omvendt årsakssammenheng – er ikke mulig.»
Selv om han til syvende og sist ikke tror det er mulig å reise bakover i tiden, mener Maudlin at bestefar-paradokset ikke bør forhindre tidsreiser i seg selv. I stedet forhindrer paradokset bare hvilke handlinger som kan utføres på en reise gjennom tiden.
“Bestefar-paradokset beviser ikke at du ikke kan gå tilbake i tid, bare at du ikke kan gå tilbake i tid og drepe bestefaren din,” sier han. «Det ville ikke være noe logisk galt med å gå tilbake i tid og si «hei» til bestefaren din.»
Forskere fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) har en idé om hvordan kausalitetsbrudd kan forhindres.
Tidsreise som beskytter bestefar
Dette innholdet er importert fra YouTube. Du kan kanskje finne det samme innholdet i et annet format, eller du kan finne mer informasjon på nettstedet deres.
Seth Lloyd, professor i maskinteknikk ved Massachusetts Institute of Technology og en selvbeskrevet “kvantemekaniker”, har drevet forskning i over et tiår som antyder en måte å gå tilbake i tid og unngå bestefar-paradokset helt.
Dette involverer fysikken til lukkede tidslignende kurver (CTCs), veier gjennom tid og rom som går tilbake til utgangspunktet, som er tillatt av generell relativitet – Albert Einsteins teori om tyngdekraften og effekten massen har på rom og tid, eller romtidens enkeltenhet.
“En lukket tidslignende kurve er en vei gjennom romtid som fører til fortiden, forteller Loyd Populær mekanikk. “Hvis du følger en lukket tidslignende kurve i romskipet ditt, kan du ende opp med å samhandle med ditt tidligere jeg. Det vil si at lukkede tidslignende kurver tillater tidsreiser.”
Det finnes noen forskjellige typer CTC-modeller, som Lloyd illustrerer med eksempler fra populær skjønnlitteratur.
“Det er i utgangspunktet to forskjellige mulige modeller for CTC-er. I en – som vi fantasifullt kaller Type I – kan tidsreisende gripe inn for å endre fortiden slik hun husker den, og da går hun inn i en annen kvantegren av univers– som i Tilbake til fremtiden, Tidsmaskin for boblebad, og andre fortellinger om tidsreiser», forklarer han. “I slike type I-teorier om tidsreiser er det fullt mulig for tidsreisende å drepe bestefaren sin.”
I den andre typen CTC-modell, som forutsigbart kalles Type II, må tidsreiser følge et prinsipp om selvkonsistens. Noen ganger kalt Novikov-selvkonsistensprinsippet, eller Nivens lov om bevaring av historien, forhindrer dette prinsippet kausalitetsbrudd ved å plassere noen hendelser i rekkefølge på samme CTC. Denne selv-konsistensen ville hindre vår tidsreisende fra å lande maskinen hennes på bestefar, selv om hun ville. En eller annen effekt ville alltid avlede kursen hennes.
“I type II-teorier kan ikke tidsreisende endre fortiden, uansett hvor hardt hun prøver,” sier Lloyd. “Eksempler på type II-tidsreisefortellinger inkluderer Harry Potter og fangen fra Azkabanog Terry Gilliam-filmen, Tolv aper.”
Terminator Photons: Back in Time With a Mission to Kill
Lloyd og teamet hans begynte å utforske en versjon av Type II CTC-er som kombinerer konseptene kvanteteleportering med ettervalg — faktoren i en beregning som gjør at visse resultater kan aksepteres mens andre avvises.
“Kvanteteleportering er en prosess der et kvantesystem dematerialiserer her og deretter rematerialiserer et annet sted basert på det kontraintuitive kvantefenomenet sammenfiltring [the idea that two or more particles can be linked in such a way that a change in one instantaneously causes a change in the other no matter how distant they are]”, sier Lloyd. “I kvanteteorien om CTC-er som vi utviklet, er reise gjennom den lukkede tidslignende kurven nært knyttet til teleportering .”
Kvantemekanikeren la til at å legge til ettervalg til kvantemåling gjør prosessen deterministisk snarere enn sannsynlighet, og det forbyr faktisk hendelser som skulle vise seg å være paradoksale.
Lloyd begynte å teste denne ideen ved å utvikle en “i prinsippet” tidsmaskin – en kvantesimulering som effektivt sender et foton noen milliarddeler av et sekund bakover i tid for å få det til å prøve å “drepe” sitt tidligere jeg.
Resultatene viste at jo nærmere et foton kom å gjøre noe selvinkonsekvent, desto oftere mislyktes eksperimentet. Lloyds resultater kan antyde at tidsreiser kan fungere på samme måte – enhver utflukt som ville føre til et paradoks blir kansellert forebyggende.
Kan kvantefysikk gi en utgang til bestefar-paradokset?
Kvantefysikk kan gi en annen ut til bestefar-paradokset. En spesiell tolkning av kvantemekanikk – Hugh Everetts Many World Interpretations – antyder at for hver kvantemulighet som eksisterer, en separat og distinkt verden dukker opp.
Fysiker David Deutsch, en pioner innen kvanteberegning, forestilte seg Many Worlds-ideen når det gjaldt tidsreiser. Han så for seg en partikkel som reiste langs en CTC-sløyfe gjennom tiden i en kvantesuperposisjon– et fenomen som eksisterer i kvantefysikk som gjør at et system kan eksistere i flere, potensielt motstridende, tilstander på en gang.
For å unngå paradokser på slutten av reisen og sikre en partikkelkommer tilbake til utgangspunktet det samme som det var da det dro, en verden skapes for hver mulig tilstand. La oss se hvordan det ville fungere for en menneskelig reisende i tide hvis noe slikt var mulig.
Se for deg en hypotetisk tidsreisende, som vi vil kalle Susan, tar en CTC-basert reise tilbake gjennom tiden for å møte bestefaren sin som barn i 1963. Hun er hyperbokstavelig og overpresis, og lander denne tidsmaskinen nøyaktig der bestefar sto i Totter’s Lane skrapgård, London, og knuste ham død. Susan venter på å forsvinne fra eksistensen, men mange verdeners tolkning av kvantefysikk kan beskytte henne.
Dette er fordi da Susan ankom i 1963, skapte hun en verden som er forskjellig fra verden hun forlot. I verden hun forlot, la oss kalle den Earth 1, ble ikke bestefaren klemt. Han fortsatte med å ha et barnebarn kalt Susan som en gang forsvant i en tidsmaskin. Så barnet Susan landet på tidligere er ikke bestefaren hennes i det hele tatt, bare en versjon av ham fra en alternativ verden.
Når hun reiste tilbake til fremtiden, ville Susan finne at den var annerledes enn verden hun forlot – ikke fordi den har blitt endret av hennes handlinger, men heller fordi denne verdenen, Earth 2, ble skapt av henne – det er ikke den samme verdenen.
The Many Worlds Interpretation har en konsekvens for vår tidsreisende; Everett insisterte på at en av reglene i teoremene hans var at verdener ikke kunne forstyrre hverandre. Dette betyr at vår tidsreisende ikke kan komme tilbake til Earth 1.
Hvis Susan prøver å reise tilbake i tid til 1963 for å forhindre bestefarens død, skaper hun en tredje verden – Earth 3 – der to tidsreisende dukket opp i Totter’s Lane skrapgård i 1963. Hun reiser fremover igjen og innser at hun nå kan ikke komme tilbake til Earth 1 eller Earth 2.
Et sted på jorden 1 og på den tidslinjen venter Susans vemodige bestefar på at hun kommer tilbake, som aldri kommer til å skje.
Bestefar-paradokset er selvfølgelig ikke det eneste argumentet mot tidsreiser. Et veldig fornuftig spørsmål er: hvis tidsreise er mulig, når er alle tidsreisende?
“For hva det er verdt siden vi la frem teorien og utførte proof of principle-eksperimentet, har mange mennesker skrevet til meg og hevdet at de er tidsreisende som sitter fast i tid og spør meg om de kan bruke tidsmaskinen vår for å komme tilbake til deres egen tid, sier Lloyd. “Jeg anbefaler dem å vente til feilene er løst.”