Zeitreisen könnten möglich sein, aber nur mit parallelen Zeitlinien

Haben Sie jemals einen Fehler gemacht, von dem Sie sich wünschten, Sie könnten ihn beheben? Das Korrigieren vergangener Fehler ist einer der Gründe, warum wir das Konzept der Zeitreise so faszinierend finden. Wie oft in Science-Fiction dargestellt, ist mit einer Zeitmaschine nichts beständiger – man kann immer zurückgehen und es ändern. Aber sind Zeitreisen in unserem Universum wirklich möglich?oder ist es nur science fiction?

Unser modernes Verständnis von Wetter und die Kausalität kommt von generelle Relativität. Die Theorie des theoretischen Physikers Albert Einstein kombiniert Raum und Zeit zu einer einzigen Einheit – „Raumzeit“ – und bietet eine bemerkenswert komplexe Erklärung dafür, wie beide funktionieren, auf einem Niveau, das von keiner anderen etablierten Theorie erreicht wird. Diese Theorie gibt es seit über 100 Jahren und sie wurde experimentell mit extrem hoher Genauigkeit verifiziert, sodass Physiker ziemlich sicher sind, dass sie eine genaue Beschreibung der kausalen Struktur unseres Universums liefert.

Physiker haben es jahrzehntelang versucht Verwenden Sie die Allgemeine Relativitätstheorie, um zu bestimmen, ob Zeitreisen möglich sind. Es stellt sich heraus, dass Sie Gleichungen schreiben können, die beschreiben Zeitreise und sind vollständig kompatibel und konsistent mit der Relativitätstheorie. Aber Physik ist keine Mathematik, und Gleichungen sind bedeutungslos, wenn sie mit nichts in der Realität übereinstimmen.

Argumente gegen Zeitreisen

Es gibt zwei Hauptprobleme, die uns denken lassen, dass diese Gleichungen unrealistisch sein könnten. Das erste Problem ist praktisch: Bauen a Zeitmaschine scheint zu verlangen exotisches Material, die Materie negativer Energie ist. Alle Materie, die wir in unserem täglichen Leben sehen, hat positive Energie – Materie mit negativer Energie ist nicht etwas, das man einfach herumliegen findet. Seit QuantenmechanikWir wissen, dass solche Materie theoretisch erzeugt werden kann, aber in zu geringen Mengen und zu kurzer Dauer.

Es gibt jedoch keine Beweise dafür, dass es unmöglich ist, exotische Materie in ausreichenden Mengen herzustellen. Darüber hinaus können andere Gleichungen entdeckt werden, die Zeitreisen ermöglichen, ohne dass dies erforderlich ist exotisches Material. Daher kann dieses Problem einfach eine Einschränkung unserer derzeitigen Technologie oder unseres Verständnisses der Quantenmechanik sein.

Das andere Hauptproblem ist weniger praktisch, aber wichtiger: Es ist die Beobachtung, dass Zeitreisen der Logik zu widersprechen scheinen, in Form von Paradoxien der Zeitreise. Es gibt mehrere Arten solcher Paradoxien, aber die problematischsten sind Kohärenzparadoxien.

Kohärenzparadoxien, ein beliebter Tropus in der Science-Fiction, treten immer dann auf, wenn ein bestimmtes Ereignis zu einer Veränderung in der Vergangenheit führt, aber die Veränderung selbst verhindert, dass dieses Ereignis überhaupt erst eintritt.

Stellen Sie sich zum Beispiel ein Szenario vor, in dem ich meine Zeitmaschine betrete, damit fünf Minuten in der Zeit zurückreise und die Maschine zerstöre, sobald ich in die Vergangenheit komme. Jetzt, da ich die Zeitmaschine zerstört hatte, würde es mir fünf Minuten später unmöglich sein, sie zu benutzen.

Aber wenn ich die Zeitmaschine nicht benutzen kann, kann ich nicht in die Vergangenheit reisen und sie zerstören. Daher wird es nicht zerstört, also kann ich in der Zeit zurückgehen und es zerstören. Mit anderen Worten, die Zeitmaschine wird genau dann zerstört, wenn sie nicht zerstört wird. Da es nicht gleichzeitig zerstört und nicht zerstört werden kann, ist dieses Szenario inkohärent und paradox.

Eliminiere die Paradoxien

In der Science-Fiction gibt es ein weit verbreitetes Missverständnis, dass Paradoxien „erschaffen“ werden können. Zeitreisende werden generell davor gewarnt, wesentliche Veränderungen an der Vergangenheit vorzunehmen und gerade deshalb eine Selbstfindung zu vermeiden. Beispiele dafür finden sich in vielen Zeitreisefilmen, wie etwa der „Zurück in die Zukunft“-Trilogie.

Aber in der Physik ist ein Paradoxon kein Ereignis, das tatsächlich passieren kann – es ist ein rein theoretisches Konzept, das auf eine Inkonsistenz in der Theorie selbst hinweist. Mit anderen Worten, die Kohärenzparadoxien implizieren nicht nur, dass Zeitreisen ein gefährliches Geschäft sind, sie implizieren, dass es einfach nicht möglich sein kann.

Dies war eine der Motivationen des theoretischen Physikers Stephen Hawking, seine zu formulieren Timeline-Schutz erraten, die besagt, dass Zeitreisen unmöglich sein sollten. Diese Vermutung ist jedoch bis heute unbewiesen. Außerdem wäre das Universum ein viel interessanterer Ort, wenn wir, anstatt Zeitreisen aufgrund von Paradoxien zu eliminieren, einfach die Paradoxien selbst eliminieren könnten.

Ein Versuch, die Paradoxien der Zeitreisen aufzulösen, stammt von dem theoretischen Physiker Igor Dmitriyevich Novikov. Selbstkonsistenz-Vermutungwas im Grunde besagt, dass man in die Vergangenheit reisen kann, aber man kann sie nicht ändern.

Wenn ich vor fünf Minuten versuchen würde, meine Zeitmaschine zu zerstören, würde ich es laut Novikov unmöglich finden. das Gesetze der Physik würde sich irgendwie verschwören, um Konsistenz zu bewahren.

Präsentation mehrerer Geschichten

Aber was nützt es, in die Vergangenheit zu reisen, wenn man die Vergangenheit nicht ändern kann? Meine jüngste Arbeit mit meinen Studenten Jacob Hauser und Jared Wogan zeigt, dass es Zeitreise-Paradoxien gibt, die die Novikov-Vermutung nicht auflösen kann. Das bringt uns zurück zum Anfang, denn selbst wenn ein Paradoxon nicht beseitigt werden kann, bleiben Zeitreisen logisch unmöglich.

Ist das also der letzte Nagel im Sarg der Zeitreise? Nicht genug. Wir haben das Erlauben gezeigt mehrere Geschichten (oder umgangssprachlicher gesagt, parallele Zeitlinien) können Paradoxien auflösen, die Novikovs Vermutung nicht kann. Tatsächlich kann es jedes Paradoxon lösen, das Sie darauf werfen.

Die Idee ist sehr einfach. Wenn ich die Zeitmaschine verlasse, betrete ich eine andere Zeitlinie. In dieser Zeitlinie kann ich tun, was ich will, einschließlich der Zerstörung der Zeitmaschine, ohne etwas an der ursprünglichen Zeitlinie zu ändern, aus der ich gekommen bin. Da ich die Zeitmaschine in der ursprünglichen Zeitlinie, die ich für Zeitreisen verwendet habe, nicht zerstören kann, gibt es kein Paradoxon.

Nachdem ich in den letzten drei Jahren an Zeitreiseparadoxen gearbeitet hatte, bin ich zunehmend davon überzeugt, dass Zeitreisen möglich sein könnten, aber nur, wenn unser Universum mehrere Geschichten nebeneinander existieren lässt. Kann er das?

Die Quantenmechanik scheint dies sicherlich zu implizieren, zumindest wenn Sie Everett abonnieren Interpretation „Viele Welten“wobei ein Protokoll in mehrere Protokolle „aufgeteilt“ werden kann, eines für jedes mögliche Messergebnis, z. B. wenn Schrödingers Katze lebendig oder tot ist, oder ob ich in der Vergangenheit angekommen bin oder nicht.

Aber das sind nur Spekulationen. Meine Studenten und ich arbeiten derzeit daran, eine konkrete Theorie für Zeitreisen mit mehreren Geschichten zu finden, die vollständig kompatibel ist generelle Relativität. Selbst wenn wir es schaffen würden, eine solche Theorie aufzustellen, würde es natürlich nicht ausreichen, um zu beweisen, dass Zeitreisen möglich sind, aber es würde zumindest bedeuten, dass Zeitreisen nicht durch Kohärenzparadoxien ausgeschlossen sind.

Zeitreisen und parallele Zeitlinien gehen fast immer Hand in Hand Science-Fiction, aber jetzt haben wir den Beweis, dass sie auch in der echten Wissenschaft Hand in Hand gehen müssen. Die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik sagen uns, dass Zeitreisen möglich sein könnten, aber wenn ja, dann müssen auch mehrere Geschichten möglich sein.

Dieser Artikel wird neu veröffentlicht von Die Unterhaltung unter Creative-Commons-Lizenz. Lies es originaler Artikel.