Lehetséges az időutazás – állítja egy új tanulmány

Először is, mi az úgynevezett „nagypapa-paradoxon”? Az időutazás egyik régi ismeretelméleti kérdése, hogy mi történne, ha valaki visszautazna a múltba, és véletlenül megölné a saját nagyapját, még mielőtt megszülettek volna annak gyermekei. Ha az időutazó sikerrel járna, nyilván meg sem születhetne, következésképpen nem tudna visszautazni a múltba sem.
Természetesen ez csupán egy gondolatkísérlet ami azt sugallja, hogy a múltba való időutazás lehetetlen, mivel ez következetlenségekhez vezetne az univerzumban. Emiatt a világhírű elméleti fizikus, Stephen Hawking az úgynevezett kronológiai védelmi feltevés bevezetését javasolta a probléma áthidalására, vagyis annak hipotézisét, hogy létezhetnek még olyan fel nem fedezett fizikai törvényszerűségek, amelyek egzakt módon kizárják az időutazást.
Hawking szerint egyébként csak egyetlen idővonal létezik, emiatt az időutazó képtelen megváltoztatni a múltat,
így nem jöhetnek létre az ezzel kapcsolatos paradoxonok sem.
Ennek ellenére a jelenleg érvényes einsteini fizika nem zárja ki az időutazás, vagyis a múltba való visszatérés elméleti lehetőségét. Albert Einstein általános relativitáselméletének mezőegyenletei ugyanis lehetővé teszik „zárt időszerű görbék”létezését, ahol a téridő annyira meggörbül (például egy szupermasszív fekete lyuk körül), hogy az ezeken áthaladó objektum vagy megfigyelő visszakerül a kiindulási helyére, vagyis a múltba. Einstein barátja és munkatársa, Kurt Gödel bécsi matematikus az einsteini mezőegyenletek egy nyugtalanító megoldására bukkant még 1949-ben, ami bizonyos körülmények között megengedi az időutazást.
Gödel Einstein mezőegyenleteit alkalmazva olyan megoldást talált, amiben az idő képes körvonallá hajolni. 1963-ban Ezera Newman, Theodore Unti és Louis Tamburino az Einstein-egyenletek olyan újabb megoldását fedezte fel, ami szintén megengedi az időhurkokat, illetve az időutazást. 1988-ban Kip Thorne Nobel-díjas amerikai elméleti fizikus azt a merész kijelentést tette, hogy az időutazás nemcsak hogy lehetséges, hanem igen valószínű is bizonyos feltételek fennállása mellett. Thorne hipotézisének az az elgondolás képezte az alapját, hogy a féregjáratok az univerzum két olyan tartományát is összeköthetik, amelyek egymástól eltérő időben léteznek, így a féregjáratok képesek összekötni a jelent és a múltat.
Albert Einstein és Nathan Rosen már 1935-ben bebizonyították az egyirányú féreglyukak, a „téridő hídjainak" lehetőségét, amelyek kialakulása a fekete lyukakhoz kapcsolódik, mivel az „elfajult anyag", vagyis a fekete lyuk szingularitása úgy viselkedik, mint a féreglyuk egyik oldala.
"Gyakran feltételezik, hogy a zárt időszerű görbékkel (CTC) rendelkező univerzumban az emberek akár a múltba is visszautazhatnak. Látszólag ez nyilvánvaló következtetés, mivel - kellően nagy léptékben - a zárt időszerű görbe úgy is értelmezhető, mint a téridőn áthaladó hipotetikus űrhajó irányvonala” – írja új tanulmányában Lorenzo Gavassino, a Vanderbilt Egyetem fizikusa.
Ha egy ilyen görbe hurkot képez, az űrhajó visszatér a kiindulási pontjára, vagyis a saját múltjába.
- Azonban annak megerősítésére, hogy ez tényleges utazás lehet-e vissza a múltba, először meg kell beszélnünk, mi történik az utasokkal (azaz a makroszkopikus rendszerekkel), amint befejezik az oda-vissza utat" - magyarázza Lorenzo Gavassino, az Ilf Science tudományos hírportálnak.
A fizika törvényei általában idő-visszafordítás szimmetrikusak, ami azt jelenti, hogy ugyanúgy érvényesülnének, ha fordítva zajlanának az általuk meghatározott folyamatok. Ez viszont nem igaz a termodinamika második főtételére, az ismert világegyetem egyik legfőbb statisztikai törvényszerűségére.
Egyszerűen megfogalmazva ennek lényegét, minden a rendetlenség felé hajlik.
A hő a forró területekről a hideg területekre áramlik, és egy elszigetelt rendszerben az entrópia – a rendszeren belüli rendezetlenség mértéke – csak növekedhet. A termodinamika második főtétele megmutatja az idő irányát is. Ha azt látjuk, hogy egy rendszer a rendetlenség felé tart, akkor biztosak lehetünk benne, hogy az időben előre halad.
A termodinamika második főtétele szerint a természetben lejátszódó folyamatok többsége egy irányban zajlik, amelyek fordított irányban maguktól nem mennek végbe. A második főtétel a termodinamikai folyamatok irányát mutatja, általános megfogalmazásban azt definiálja, hogy egy izolált rendszer állapota a termikus egyensúly felé halad.
Más hasonlattal; egyetlen instabil részecske példájából kiindulva az általunk értelmezett fizika törvényei megkövetelik, hogy a részecske visszatérjen a kezdeti állapotába. A szerző tanulmányában azt sugallja, hogy létezik egy pont, ahol az entrópia maximalizálódik, "és a termodinamika második főtétele elkezd visszafordulni". Lorenzo Gavassino mindezt úgy értelmezi, hogy ha valaki belép egy zárt időszerű görbébe, az összes ott szerzett emlékét elveszítené, amint kilépne belőle.
"Az emlékezet sematikusan modellezhető egy interakció eredményeként, ahol egy objektum a kezdeti állapotának nyomait hagyja a "memóriaőrző" későbbi állapotában, ami egyaránt lehet lehet mérőeszköz vagy élőlény" – írja. A memóriagyűjtési folyamatot modellezve azt találta, hogy "a CTC [zárt időszerű görbe] mentén összegyűjtött memória a Poincaré-ismétlődés hatására a ciklus vége előtt törlődik". Áthaladhat a hurkon, de nem fog semmilyen új információt gyűjteni egy konzisztens univerzumban, és az univerzum vissza fog térni a kiinduló helyzetbe, az entrópia pedig továbbra is érintetlen marad. A nagyapa-paradoxon értelmében az univerzum úgy fejlődik, hogy önkonzisztens maradjon, és az időutazók visszatérjenek a kezdeti körülményeikhez - teszi hozzá a szerző.
"A legtöbb fizikus és filozófus a múltban azzal érvelt, hogy ha létezik időutazás, a természet mindig megtalálja a módját, hogy megakadályozza az ellentmondásos helyzeteket" - nyilatkozta Gavassino a Live Science tudományos hírportálnak. "Bevezették az önkonzisztencia elvét, ami azt sugallja, hogy mindennek igazodnia kell egy logikailag koherens történet létrehozásához. Munkám ennek az önkonzisztencia-elvnek az első, a bevett fizikából való származtatása. Egész konkrétan a kvantum standard keretrendszerét alkalmaztam további posztulátumok és ellentmondásos feltevések nélkül, ami bebizonyította, hogy a történelem önkonzisztenciája természetesen a kvantumtörvényekből következik" - írja a szerző.
Noha az elmélet szellemes, de mégsem tekinthető a zárt időszerű görbék létezése melletti bizonyítéknak.
"Inkább az az üzenete, hogy egy hipotetikus univerzumban CTC-kkel az időutazás nem abban a formában valósulna meg, ahogyan azt általában a sci-fi irodalom ábrázolja. Valójában a CTC-ken a hőingadozások tönkreteszik a makroszkopikus ok-okozati összefüggéseket, és kitörölnek minden emléket” – összegzi. "Mint ez gyakran megtörténik, a természet sokkal kreatívabb nálunk."
Az angol nyelvű tanulmány teljes terjedelmében itt olvasható el.
Milyen érvek szólnak az időutazás elvi lehetősége mellett?
Az időutazás egy olyan tudományos elmélet, miszerint a téridőben nemcsak a térben, hanem az időben is lehetséges visszafelé haladni. Ez a tudomány jelenlegi állása szerint különböző paradoxonokhoz, így például az óra vagy ikerparadoxonhoz, illetve a „nagypapa-paradoxonhoz” vezet.