Путешествия во времени стали на шаг ближе: новое исследование из Австралии

Основано на https://tsn.ua/ru/nauka_it/puteshestviya-vo-vremeni-stali-na-shag-blizhe-novoe-issledovanie-s-avstralii-2889137.html
Оригинальная статья https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6382/aba4bc

Можно ли изменить прошлое, не разрушив собственное будущее? Представьте машину времени: вы возвращаетесь на несколько лет назад, пытаетесь предотвратить крупное событие — скажем, устранить Гитлера в младенчестве или остановить “нулевого пациента” COVID-19. Наивная научная фантастика обещает катастрофу: любое вмешательство порождает “парадокс деда” — ситуацию, когда путешественник во времени, устранив предка (например, своего деда), тем самым лишает себя возможности вообще родиться и совершить это путешествие. Такой логический узел подрывает саму ткань причинности. Однако новейшие математические модели показывают: вселенная — куда изощрённее, чем принято думать.

Исследование Жермена Тобара и Фабио Косты открывает возможность существования замкнутых временных кривых (CTC), при которых путешествия во времени не провоцируют логических катастроф. Причём эти выводы опираются не только на квантовые абстракции: учёные применяют формализм, обобщающий как классические вероятностные, так и квантовые процессы. Такой подход позволяет шире рассматривать возможные сценарии устройства времени и причинности.


Ниже есть продолжение.

Замкнутые временные кривые: глобальная геометрия времени

CTC — это теоретическая модель, которую физики изучают в рамках общей теории относительности. Учёные предполагают, что при очень необычных условиях, например, вблизи чёрных дыр или в гипотетических «кротовых норах», пространство-время может допускать такие петли, по которым частицы или даже наблюдатели могут вернуться в собственное прошлое, замыкая свою мировую линию в кольцо. На практике существование CTC пока не подтверждено.

Математически CTC проявляются не как локальный феномен, а как структура, охватывающая сразу всю эволюцию событий. Даже если “локально” мы сталкиваемся с привычной причинностью, глобально вся совокупность процессов должна согласовываться так, чтобы не возникало противоречий — Вселенная корректирует связи между событиями таким образом, чтобы парадоксов не возникло ни в одной точке временной петли.

Локальная свобода и глобальная согласованность

Исследование Тобара и Косты моделирует пространство-время как совокупность “регионов”, или “пузырей”: в пределах одного региона находится агент (наблюдатель, экспериментатор и т.д.), который получает определённое состояние системы (то, что “пришло” из его прошлого), совершает с ним действие — и передаёт преобразованное состояние дальше по линии времени. И хотя эти внутренние процессы могут быть сколь угодно свободными, вмешательство любого агента не приводит к парадоксу, поскольку глобальная структура событий подстраивается так, чтобы вся история оставалась непротиворечивой.

Важно: CTC — это не отдельный “туннель” или ограниченная зона, а глобальное свойство всей Вселенной с такой геометрией. Местные “пузыри” — это модель для описания ограниченных областей пространства-времени, где агент свободно действует без прямого эффекта CTC. Как только агент вступает во взаимодействие, оказывающее влияние на петлю или получающееся через неё, его свобода ограничивается необходимостью совместимости с глобальной причинной структурой.

В отличие от привычной классической механики, где состояния изменяются непрерывно и строго по закону, здесь используют более общий “процессный” подход, который допускает как непрерывную, так и дискретную эволюцию — это позволяет рассматривать и классические вероятностные, и квантовые сценарии.

Причинность, “скрэмблинг” информации и кинематографические аналогии

Математический формализм описывает глобальную эволюцию событий с помощью так называемых процессных матриц : они определяют, каким образом состояния в разных регионах связаны друг с другом — учитывая все возможные передачи информации, в том числе по замкнутым петлям. При этом формализм строго требует, чтобы никакая пара агентов (регионов) не могла вступать во взаимное влияние, нарушающее направленность причинности: даже если есть замкнутая кривая, каждый регион влияет на последующий, но не наоборот.

Возникает явление, напоминающее “перемешивание” информации — так называемый “скрэмблинг”: локально состояние кажется усложнённым, но при обратной динамике вся информация восстанавливается. Это не означает потерю или разрушение (в отличие от сценариев информационного парадокса в чёрных дырах), ведь глобально динамика обратима. “Скрэмблинг” здесь — лишь временное усложнение структуры состояния, устраняемое при строгой самосогласованности эволюции всей системы.

Эта логика хорошо иллюстрируется сравнением с двумя популярными кинофраншизами. Если в культовой трилогии «Назад в будущее» или в историях о «бабочке», взмах которой может вызвать ураган, даже незначительное вмешательство приводит к лавине непредсказуемых последствий, вплоть до полного “стирания” героев из собственной реальности, то согласно этой модели, мир работает иначе. Вместо хрупкой «кинолинейки времени», которую так легко разрушить, вселенная оказывается предельно устойчивой к локальным изменениям.

Это ближе к идее, показанной в «Мстителях: Финал», где герои, отправляясь в прошлое за Камнями Бесконечности, могут влиять на детали, но критические события и структура временной линии в итоге “схлопываются” к согласованному результату. Да, мелкие детали могут колебаться, но никакой фатальной лавины парадоксов не возникает, а причинность в финальном счёте восстанавливается — и все возвращается на свои места, как требует логика глобальной эволюции.

Итоги: путешествия во времени без парадоксов

Показательно, что модели с CTC допускают устойчивость глобальной причинности даже при свободе локальных действий. Даже если путешественник пытается изменить “ключевое” событие, физические законы всегда находят путь для восстановления непротиворечивой истории: результаты могут быть иными на деталях, но прерывания причинной цепи не происходит.

Таким образом, если CTC реализуемы в нашей Вселенной (теоретически или вблизи экзотических объектов), путешествия во времени становятся математически куда менее парадоксальными, чем считалось еще недавно. Математика не запрещает подобной возможности — а это значит, двери к сложным сценариям причинности открыты.