یک فیزیکدان ادعا می‌کند «پارادوکس پدربزرگ» سفر در زمان را حل کرده است

«پارادوکس پدربزرگ» یکی از پارادوکس‌های منطقی است که با مفهوم سفر در زمان به وجود می‌آید. اما یک فیزیکدان می‌گوید که این مشکل را حل کرده است.

کد خبر: ۳۰۹۹۱۰

تاریخ : ۲۰ دی ۱۴۰۳ - ۱۸:۰۸

نوشته

به گزارش شهرآرانیوز؛ سفر در زمان مدت‌هاست که به دلیل «پارادوکس پدربزرگ» غیرممکن در نظر گرفته شده است. سوال این پارادوکس این است که اگر کسی به گذشته سفر کند و پدربزرگش را از بچه‌دار شدن باز دارد (که در نتیجه باعث به دنیا نیامدن مسافر می‌شود) چه اتفاقی می‌افتد؟ یک مطالعه جدید ادعا می‌کند این مشکل را حل کرده است. این مطالعه با ترکیب نسبیت عام، مکانیک کوانتومی و ترمودینامیک نشان می‌دهد که سفر در زمان ممکن است بدون اینکه منجر به این تضاد‌های منطقی شود، امکان‌پذیر باشد.

حلقه‌های فیزیک زمان

درک روزمره ما از زمان ریشه در فیزیک نیوتنی دارد، که می‌گوید رویداد‌ها به صورت خطی از گذشته به آینده پیشرفت می‌کنند. اما نظریه نسبیت عام اینشتین که در سال ۱۹۱۵ تکمیل شد، این فرض شهودی را به چالش می‌کشد. این نظریه نشان می‌دهد که بافت فضا-زمان می‌تواند به گونه‌ای رفتار کند که با عقل هماهنگ نباشد، مثل سیاه‌چاله‌ها. یکی از جذاب‌ترین پیش‌بینی‌های نسبیت انیشتین، وجود بالقوه منحنی‌های زمان‌مانند بسته است؛ مسیر‌هایی در فضا-زمان که در خودشان حلقه می‌زنند و از نظر تئوری به مسافر اجازه می‌دهند گذشته را دوباره ببیند.

لورنزو گااسینو، فیزیکدان دانشگاه وندربیلت، نویسنده این مطالعه، گفته است: «در نسبیت عام، نه فقط جرم بلکه همه اشکال انرژی به‌عنوان منابع گرانش عمل می‌کنند». این بدان معناست که اگر ماده در حال چرخش باشد، می‌تواند فضازمان را به همراه خود بکشد.

در جهانی که همه مواد در آن می‌چرخند، فضا-زمان می‌تواند به قدری منحرف شود که زمان عملاً به سمت خود خم شود و یک حلقه تشکیل دهد. یک سفینه فضایی که در امتداد چنین حلقه‌ای حرکت می‌کند، از نظر تئوری می‌تواند به نقطه شروع خود بازگردد، نه تنها در فضا بلکه در زمان. در حالی که به نظر می‌رسد جهان ما به عنوان یک کل به این شکل نمی‌چرخد، توده‌های چرخان - مانند سیاهچاله‌ها - می‌توانند اثرات مشابهی ایجاد کنند و محیط‌های بالقوه‌ای برای منحنی‌های بسته زمانی ایجاد کنند.

پارادوکس‌های سفر در زمان

یکی از بزرگترین چالش‌های سفر در زمان در پارادوکس‌هایی است که ایجاد می‌کند. «پارادوکس پدربزرگ» تنها یک مثال آن است. این مسائل به این دلیل به وجود می‌آیند که ما فرض می‌کنیم قوانین ترمودینامیک، قوانین حاکم بر گرما و انرژی، به طور معمول در یک حلقه زمانی عمل می‌کنند.

گاواسینو در این باره می‌گوید: «در واقع، قانون افزایش آنتروپی (کمیتی ترمودینامیکی که درجه بی‌نظمی در یک سیستم را اندازه می‌گیرد) تنها قانون فیزیک است که بین گذشته و آینده تمایز قائل می‌شود. تا آنجا که می‌دانیم، آنتروپی تنها دلیلی است که رویداد‌های گذشته را به خاطر می‌آوریم و نمی‌توانیم رویداد‌های آینده را پیش‌بینی کنیم.»

آنتروپی بر بسیاری از تجربیات روزانه ما، از نحوه پیری بدن تا نحوه پردازش خاطرات، نظارت می‌کند. حتی اقدامات ساده، مانند راه رفتن، بر اصطکاک متکی هستند که آنتروپی را افزایش می‌دهد؛ بنابراین چگونه این فرآیند‌ها در یک حلقه زمانی رفتار می‌کنند؟

{$sepehr_key_101438}

راه حل کوانتومی برای پارادوکس‌ها

تحقیقات گاواسینو که در ۱۲ دسامبر ۲۰۲۴ در مجله Classical and Quantum Gravity منتشر شد، راه حل جالبی ارائه می‌دهد. او با الهام گرفتن از کار فیزیکدان کارلو روولی، نشان داد که رفتار ترمودینامیک اساساً در یک منحنی بسته زمانی تغییر می‌کند. در چنین حلقه‌ای، نوسانات کوانتومی به وجود می‌آیند که می‌توانند آنتروپی را پاک کنند - فرآیندی که اساساً با آنچه در زندگی روزمره تجربه می‌کنیم متفاوت است.

این نوسانات می‌تواند تأثیرات شگرفی بر یک مسافر زمان داشته باشد. برای مثال، با کاهش آنتروپی، حافظه فرد ممکن است ناپدید شود و پیری معکوس شود. گاواسینو می‌پرسد: افزایش آنتروپی دلیل مرگ ماست. وقتی مرگ را وارونه می‌کنید چه اتفاقی می‌افتد؟ این پدیده حتی می‌تواند رویداد‌های برگشت‌ناپذیر، مانند کشتن پدربزرگ خود را، به اتفاقاتی موقتی تبدیل کند و این پارادوکس را به کلی از بین ببرد.

گاواسینو می‌گوید: بیشتر فیزیکدانان و فیلسوفان در گذشته استدلال کرده‌اند که اگر سفر در زمان وجود داشته باشد، طبیعت همیشه راهی برای جلوگیری از موقعیت‌های متناقض پیدا می‌کند. درواقع "اصل خودسازگاری" طبیعت به گونه‌ای عمل می‌کند که همه چیز هماهنگ شود و داستانی منطقی و سازگار ایجاد شود. به‌طور خاص، من چارچوب استاندارد مکانیک کوانتومی را بدون فرضیات اضافی یا پیش‌فرض‌های بحث‌برانگیز به کار بردم و نشان دادم که سازگاری خودسازمان‌یافته تاریخ به‌طور طبیعی از قوانین کوانتومی پیروی می‌کند.

مفاهیم نظری و عملی

در حالی که یافته‌های گاواسینو چارچوب نظری قانع‌کننده‌ای برای سفر در زمان ارائه می‌دهد، این سوال همچنان باقی می‌ماند: آیا منحنی‌های بسته زمانی واقعاً در جهان واقعی وجود دارند؟ اکثر فیزیکدانان شک دارند. برای مثال، در سال ۱۹۹۲، استیون هاوکینگ «حدس حفاظت از گاهشماری» را معرفی کرد، و پیشنهاد داد که قوانین فیزیک ممکن است در مرحله اول مانع از تشکیل حلقه‌های زمانی شوند. این می‌تواند شامل تبدیل شدن فضا-زمان - یا شکستن آن - درست قبل از ایجاد یک حلقه باشد.

با این حال، کار گاواسینو برای پیش‌بردن مرز‌های درک ما ارزشمند است.

هاوکینگ در آن زمان گفته بود: «چیزی که من در مورد این موضوع جالب می‌دانم، روشی است که ما را مجبور می‌کند درباره نقش آنتروپی در تولید تجربه‌مان از جهان فکر کنیم، که احتمالاً موضوع مورد علاقه من در تمام فیزیک است».

حتی اگر حلقه‌های زمانی وجود نداشته باشند، درک و مدل‌سازی آن‌ها می‌تواند بینشی در مورد پدیده‌های واقعی ارائه دهد.