stringtranslate.com

Временной парадокс

Временной парадокс , временной парадокс или парадокс путешествия во времени — это парадокс , кажущееся противоречие или логическое противоречие, связанное с идеей путешествия во времени или другого предвидения будущего. В то время как понятие путешествия во времени в будущее соответствует современному пониманию физики посредством релятивистского замедления времени , временные парадоксы возникают из обстоятельств, связанных с гипотетическим путешествием во времени в прошлое, и часто используются для демонстрации его невозможности.

Типы

Временные парадоксы делятся на три большие группы: парадоксы бутстрапа, парадоксы последовательности и парадокс Ньюкомба. [1] Парадоксы бутстрапа нарушают причинность, позволяя будущим событиям влиять на прошлое и вызывать себя, или « бутстраппинг », который происходит от идиомы «вытащить себя за шнурки». [2] [3] Парадоксы последовательности, с другой стороны, это те, где будущие события влияют на прошлое, вызывая кажущееся противоречие, примером чего является парадокс дедушки , когда человек отправляется в прошлое, чтобы предотвратить зачатие одного из своих предков, тем самым устраняя всех потомков предка. [4] Парадокс Ньюкомба вытекает из кажущихся противоречий, которые вытекают из предположений как о свободной воле , так и о предвидении будущих событий. Все они иногда по отдельности называются «причинными петлями». Термин « временная петля » иногда называют причинной петлей [2], но, хотя они кажутся похожими, причинные петли неизменны и возникают сами по себе, тогда как временные петли постоянно сбрасываются. [5]

Парадокс бутстрепа

Парадокс бутстрапа, также известный как информационная петля , информационный парадокс , [6] онтологический парадокс , [7] или «парадокс предопределения» — это парадокс путешествия во времени, который возникает, когда любое событие, такое как действие, информация, объект или человек, в конечном итоге вызывает само себя, как следствие либо ретропричинности , либо путешествия во времени . [8] [9] [10] [11]

Путешествие назад во времени позволило бы информации, людям или объектам, истории которых, кажется, «приходят из ниоткуда». [8] Такие причинно-следственные зацикленные события существуют в пространстве-времени , но их происхождение невозможно определить. [8] [9] Понятие объектов или информации, которые «самостоятельно существуют» таким образом, часто рассматривается как парадоксальное. [9] [6] [12] Эверетт приводит фильм «Где-то во времени » в качестве примера, в котором задействован объект без происхождения: старая женщина дарит часы драматургу, который позже путешествует во времени и встречает ту же женщину, когда она была молодой, и дарит ей те же часы, которые она позже подарит ему. [6] Пример информации, которая «пришла из ниоткуда», можно найти в фильме «Звездный путь IV: Путешествие домой» , в котором инженер 23-го века отправляется в прошлое и дает формулу прозрачного алюминия инженеру 20-го века, который предположительно ее изобрел.

Парадокс предопределения

Сминк использует термин «парадокс предопределения» для обозначения ситуаций, в которых путешественник во времени возвращается назад во времени, чтобы попытаться предотвратить какое-то событие в прошлом. [7]

Парадокс дедушки

Вверху: изначальная траектория бильярдного шара. В середине: бильярдный шар появляется из будущего и наносит своему прошлому удар, который не дает прошлому шару войти в машину времени. Внизу: бильярдный шар никогда не попадает в машину времени, что порождает парадокс, ставящий под вопрос, как его старшее «я» могло когда-либо выйти из машины времени и изменить свой курс.

Парадокс согласованности или парадокс дедушки возникает, когда прошлое каким-либо образом изменяется, создавая тем самым противоречие. Обычным примером является путешествие в прошлое и вмешательство в зачатие своих предков (например, заранее вызвав смерть родителя), тем самым влияя на зачатие себя. Если бы путешественник во времени не родился, то он не смог бы совершить такой поступок изначально. Поэтому предок живет до потомства предка путешественника во времени следующего поколения, а в конечном итоге и путешественника во времени. Таким образом, нет никакого предсказуемого результата этого. [8] Парадоксы согласованности возникают всякий раз, когда возможно изменение прошлого. [9] Возможное решение состоит в том, что путешественник во времени может сделать все, что произошло , но не может сделать ничего, что не произошло. Делание чего-то, что не произошло, приводит к противоречию. [8] Это называется принципом самосогласованности Новикова .

Варианты

Парадокс дедушки охватывает любые изменения в прошлом, [13] и представлен во многих вариациях, включая убийство себя из прошлого. [14] [15] Как «парадокс ретро-суицида», так и «парадокс дедушки» появлялись в письмах, написанных в Amazing Stories в 1920-х годах. [16] Другой вариант парадокса дедушки — «парадокс Гитлера» или «парадокс убийства Гитлера», в котором главный герой отправляется назад во времени, чтобы убить Адольфа Гитлера, прежде чем он сможет спровоцировать Вторую мировую войну и Холокост . Вместо того, чтобы обязательно физически предотвратить путешествие во времени, действие устраняет любую причину для путешествия, а также любые знания о том, что причина когда-либо существовала. [17]

Физик Джон Гаррисон и др. предлагают вариант парадокса электронной схемы, которая посылает сигнал через машину времени, чтобы отключить себя, и получает сигнал до того, как посылает его. [18] [19]

Парадокс Ньюкомба

Парадокс Ньюкомба — это мысленный эксперимент, демонстрирующий очевидное противоречие между принципом ожидаемой полезности и принципом стратегического доминирования . [20] Мысленный эксперимент часто расширяется для исследования причинности и свободы воли, допуская «идеальных предсказателей»: если существуют идеальные предсказатели будущего, например, если существуют путешествия во времени как механизм для создания идеальных предсказаний [ как? ] , то идеальные предсказания кажутся противоречащими свободной воле, поскольку решения, очевидно принятые с использованием свободной воли, уже известны идеальному предсказателю [ необходимо разъяснение ] . [21] [22] Предопределение не обязательно подразумевает сверхъестественную силу и может быть результатом других механизмов «безошибочного предвидения». [23] Проблемы, возникающие из безошибочности и влияющие на будущее, исследуются в парадоксе Ньюкомба. [24]

Предлагаемые резолюции

Логическая невозможность

Даже не зная, возможно ли физически путешествие во времени в прошлое, можно показать с помощью модальной логики , что изменение прошлого приводит к логическому противоречию. Если обязательно верно, что прошлое произошло определенным образом, то это ложно и невозможно, чтобы прошлое произошло каким-либо другим образом. Путешественник во времени не смог бы изменить прошлое таким, какое оно есть, но только действовал бы способом, который уже согласуется с тем, что обязательно произошло. [25] [26]

Рассмотрение парадокса дедушки привело некоторых к мысли, что путешествие во времени по своей природе парадоксально и, следовательно, логически невозможно. Например, философ Брэдли Дауден выдвинул такого рода аргумент в учебнике «Логическое рассуждение» , утверждая, что возможность создания противоречия полностью исключает путешествие во времени в прошлое. Однако некоторые философы и ученые считают, что путешествие во времени в прошлое не обязательно должно быть логически невозможным при условии, что нет возможности изменить прошлое, [13] как предполагает, например, принцип самосогласованности Новикова . Дауден пересмотрел свою точку зрения, убедившись в этом в ходе обмена мнениями с философом Норманом Шварцем . [27]

Иллюзорное время

Рассмотрение возможности путешествия назад во времени в гипотетической вселенной, описываемой метрикой Гёделя, привело известного логика Курта Гёделя к утверждению, что само время может быть своего рода иллюзией. [28] [29] Он предлагает нечто вроде взгляда на блоковое время , в котором время — это просто еще одно измерение, подобное пространству, при этом все события в любой момент времени фиксируются в этом четырехмерном «блоке». [ требуется ссылка ]

Физическая невозможность

Сергей Красников пишет, что эти парадоксы бутстрапа — информация или объект, зацикливающийся во времени — это одно и то же; первичный кажущийся парадокс — это физическая система, эволюционирующая в состояние способом, который не регулируется ее законами. [30] : 4  Он не считает это парадоксальным и приписывает проблемы, касающиеся обоснованности путешествий во времени, другим факторам в интерпретации общей теории относительности. [30] : 14–16 

Самодостаточные петли

В статье 1992 года физики Андрей Лосев и Игорь Новиков обозначили такие объекты без происхождения как Джинн , с помощью единственного числа термина Джинни . [31] : 2311–2312  Эта терминология была вдохновлена ​​джиннами Корана , которые описаны как не оставляющие следов, когда они исчезают. [32] : 200–203  Лосев и Новиков позволили термину «Джинн» охватывать как объекты, так и информацию с рефлексивным происхождением; они назвали первых «Джиннами первого рода», а последних «Джиннами второго рода». [6] [31] : 2315–2317  [32] : 208  Они указывают, что объект, совершающий круговой проход во времени, должен быть идентичным всякий раз, когда он возвращается в прошлое, в противном случае это создаст несоответствие; второй закон термодинамики, по-видимому, требует, чтобы объект стремился к более низкому энергетическому состоянию на протяжении всей своей истории, и такие объекты, которые идентичны в повторяющихся точках своей истории, по-видимому, противоречат этому, но Лосев и Новиков утверждали, что поскольку второй закон требует только увеличения энтропии в закрытых системах, джинн может взаимодействовать со своей средой таким образом, чтобы вернуть себе «потерянную» энтропию. [6] [32] : 200–203  Они подчеркивают, что нет «строгого различия» между джиннами первого и второго рода. [31] : 2320  Красников двусмысленно относится к «джиннам», «самодостаточным петлям» и «самосуществующим объектам», называя их «львами» или «петлеобразующими или вторгающимися объектами», и утверждает, что они не менее физичны, чем обычные объекты, «которые, в конце концов, также могли появиться только либо из бесконечности, либо из сингулярности». [30] : 8–9 

Принцип самосогласованности Новикова

Принцип самосогласованности, разработанный Игорем Дмитриевичем Новиковым [33] : с. 42, примечание 10,  выражает одну точку зрения на то, как путешествие назад во времени было бы возможно без возникновения парадоксов. Согласно этой гипотезе, хотя общая теория относительности допускает некоторые точные решения , которые допускают путешествие во времени [34] , содержащее замкнутые времениподобные кривые , которые ведут обратно в ту же точку в пространстве-времени, [35] физика внутри или около замкнутых времениподобных кривых (машины времени) может быть согласована только с универсальными законами физики, и, таким образом, могут происходить только самосогласованные события. Все, что путешественник во времени делает в прошлом, должно было быть частью истории все это время, и путешественник во времени никогда не сможет сделать ничего, чтобы предотвратить путешествие назад во времени, поскольку это будет представлять собой несоответствие. Авторы пришли к выводу, что путешествие во времени не обязательно должно приводить к неразрешимым парадоксам, независимо от того, какой тип объекта был отправлен в прошлое. [36]

Физик Джозеф Полчински рассмотрел потенциально парадоксальную ситуацию, связанную с бильярдным шаром , который выстреливается в червоточину под прямым углом, так что он будет отправлен назад во времени и столкнется со своим более ранним «я», сбив его с курса, что изначально помешало бы ему войти в червоточину. Кип Торн назвал эту проблему «парадоксом Полчински». [36] Торн и двое его студентов в Калтехе, Фернандо Эчеверрия и Гуннар Клинкхаммер, продолжили искать решение, которое избегало бы любых несоответствий, и обнаружили, что существует более одного самосогласованного решения, с немного разными углами для скользящего удара в каждом случае. [37] Более поздний анализ Торна и Роберта Форварда показал, что для определенных начальных траекторий бильярдного шара может быть бесконечное количество самосогласованных решений. [36] Вполне вероятно, что существуют самосогласованные расширения для каждой возможной начальной траектории, хотя это не доказано. [38] : 184  Отсутствие ограничений на начальные условия применимо только к пространству-времени за пределами области нарушения хронологии пространства-времени ; ограничения на область нарушения хронологии могут оказаться парадоксальными, но это пока неизвестно. [38] : 187–188 

Взгляды Новикова не получили широкого признания. Виссер рассматривает причинные петли и принцип самосогласованности Новикова как решение ad hoc и предполагает, что существуют гораздо более разрушительные последствия путешествий во времени. [39] Красников также не находит никаких внутренних недостатков в причинных петлях, но находит другие проблемы с путешествиями во времени в общей теории относительности. [30] : 14–16  Другая гипотеза, гипотеза космической цензуры , предполагает, что каждая замкнутая времениподобная кривая проходит через горизонт событий , что препятствует наблюдению таких причинных петель. [40]

Параллельные вселенные

Подход взаимодействующих множественных вселенных является разновидностью многомировой интерпретации квантовой механики, которая предполагает, что путешественники во времени прибывают в другую вселенную, нежели та, из которой они пришли; утверждается, что, поскольку путешественники прибывают в историю другой вселенной, а не в свою историю, это не «настоящее» путешествие во времени. [41] Стивен Хокинг утверждал в пользу гипотезы защиты хронологии , что даже если ММИ верна, мы должны ожидать, что каждый путешественник во времени испытает единую самосогласованную историю, так что путешественники во времени останутся в своем мире, а не отправятся в другой. [42]

Дэвид Дойч предположил, что квантовые вычисления с отрицательной задержкой — путешествие назад во времени — производят только самосогласованные решения, а область нарушения хронологии накладывает ограничения, которые не очевидны с помощью классических рассуждений. [43] Однако было продемонстрировано, что условие самосогласованности Дойча может быть выполнено с произвольной точностью любой системой, подчиняющейся законам классической статистической механики , даже если оно не построено квантовыми системами. [44] Аллен Эверетт также утверждал, что даже если подход Дойча верен, он будет подразумевать, что любой макроскопический объект, состоящий из нескольких частиц, будет разделен при путешествии назад во времени, при этом различные частицы будут появляться в различных мирах. [45]

Смотрите также

Ссылки

  1. ↑ Jan Faye (18 ноября 2015 г.), «Обратная причинность», Стэнфордская энциклопедия философии , получено 25 мая 2019 г.
  2. ^ ab Klosterman, Chuck (2009). Eating the Dinosaur (1-е издание Scribner в твердом переплете). Нью-Йорк: Scribner. С. 60–62. ISBN 9781439168486.
  3. ^ Росс, Келли Л. (1997). "Парадоксы путешествий во времени". Архивировано из оригинала 18 января 1998 года.
  4. ^ Франциско Лобо (2003). «Время, замкнутые времениподобные кривые и причинность». Nato Science Series II . 95 : 289–296. arXiv : gr-qc/0206078 . Bibcode : 2003ntgp.conf..289L.
  5. ^ Джонс, Мэтью; Ормрод, Джоан (2015). Путешествие во времени в популярных медиа . McFarland & Company . стр. 207. ISBN 9780786478071.
  6. ^ abcde Эверетт, Аллен; Роман, Томас (2012). Путешествия во времени и варп-двигатели . Чикаго: Издательство Чикагского университета. С. 136–139. ISBN 978-0-226-22498-5.
  7. ^ ab Smeenk, Chris; Wüthrich, Christian (2011), «Путешествия во времени и машины времени», в Callender, Craig (ред.), The Oxford Handbook of Philosophy of Time , Oxford University Press, стр. 581, ISBN 978-0-19-929820-4
  8. ^ abcde Смит, Николас Дж. Дж. (2013). «Путешествие во времени». Стэнфордская энциклопедия философии . Получено 13 июня 2015 г.
  9. ^ abcd Лобо, Франциско (2003). «Время, замкнутые времениподобные кривые и причинность». Природа времени: геометрия, физика и восприятие . NATO Science Series II. Том 95. С. 289–296. arXiv : gr-qc/0206078 . Bibcode : 2003ntgp.conf..289L. ISBN 1-4020-1200-4.
  10. ^ Ри, Майкл (2014). Метафизика: Основы (1-е изд.). Нью-Йорк: Routledge. С. 78. ISBN 978-0-415-57441-9.
  11. ^ Ри, Майкл С. (2009). Спор о метафизике . Нью-Йорк [ua]: Routledge. С. 204. ISBN 978-0-415-95826-4.
  12. ^ Виссер, Мэтт (1996). Лоренцевы червоточины: от Эйнштейна до Хокинга . Нью-Йорк: Springer-Verlag. стр. 213. ISBN 1-56396-653-0.
  13. ^ ab Nicholas JJ Smith (2013). «Путешествие во времени». Стэнфордская энциклопедия философии . Получено 2 ноября 2015 г.
  14. ^ Хорвич, Пол (1987). Асимметрии во времени: проблемы философии науки (2-е изд.). Кембридж, Массачусетс: MIT Press. стр. 116. ISBN 0262580888.
  15. ↑ Jan Faye (18 ноября 2015 г.), «Обратная причинность», Стэнфордская энциклопедия философии , получено 25 мая 2019 г.
  16. ^ Нахин, Пол Дж. (1999). Машины времени: путешествия во времени в физике, метафизике и научной фантастике (2-е изд.). Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN 0-387-98571-9. Получено 2022-02-19 .
  17. ^ Бреннан, Дж. Х. (1997). Путешествие во времени: новая перспектива (1-е изд.). Миннесота: Llewellyn Publications. стр. 23. ISBN 9781567180855.
  18. ^ Гаррисон, Дж. К.; Митчелл, М. В.; Чиао, Р. Ю.; Болда, Э. Л. (август 1998 г.). «Сверхсветовые сигналы: повторный взгляд на парадоксы причинно-следственной петли». Physics Letters A. 245 ( 1–2): 19–25. arXiv : quant-ph/9810031 . Bibcode : 1998PhLA..245...19G. doi : 10.1016/S0375-9601(98)00381-8. S2CID  51796022.
  19. ^ Нахин, Пол Дж. (2016). Истории о машине времени . Springer International Publishing. стр. 335–336. ISBN 9783319488622.
  20. ^ Wolpert, DH; Benford, G. (июнь 2013 г.). «Урок парадокса Ньюкомба». Synthese . 190 (9): 1637–1646. doi :10.1007/s11229-011-9899-3. JSTOR  41931515. S2CID  113227.
  21. ^ Крейг (1987). «Божественное предвидение и парадокс Ньюкомба». Philosophia . 17 (3): 331–350. doi :10.1007/BF02455055. S2CID  143485859.
  22. ^ Крейг, Уильям Лейн (1988). «Тахионы, путешествия во времени и божественное всезнание». Журнал философии . 85 (3): 135–150. doi :10.2307/2027068. JSTOR  2027068.
  23. ^ Крейг, Уильям Лейн (1987). «Божественное предвидение и парадокс Ньюкомба». Philosophia . 17 (3): 331–350. doi :10.1007/BF02455055. S2CID  143485859.
  24. ^ Даммет, Майкл (1996). Моря языка . Издательство Оксфордского университета. стр. 356, 370–375. ISBN 9780198240112.
  25. ↑ Норман Шварц (2001), За пределами опыта: метафизические теории и философские ограничения, Издательство Торонтского университета, стр. 226–227
  26. ^ Даммет, Майкл (1996). Моря языка (Новое изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. стр. 368–369. ISBN 0198236212.
  27. ^ Норман Шварц (1993). «Путешествие во времени — посещение прошлого». SFU.ca. Получено 21.04.2016 .
  28. ^ Yourgrau, Palle (4 марта 2009 г.). Мир без времени: забытое наследие Гёделя и Эйнштейна. Нью-Йорк: Basic Books. стр. 134. ISBN 9780786737000. Получено 18 декабря 2017 г. .
  29. ↑ Холт, Джим (21.02.2005). «Бандиты времени». The New Yorker . Получено 13.12.2017 .
  30. ^ abcd Красников, С. (2001), "Парадокс путешествий во времени", Phys. Rev. D , 65 (6): 06401, arXiv : gr-qc/0109029 , Bibcode : 2002PhRvD..65f4013K, doi : 10.1103/PhysRevD.65.064013, S2CID  18460829
  31. ^ abc Лосев, Андрей; Новиков, Игорь (15 мая 1992 г.). "Джинн машины времени: нетривиальные самосогласованные решения" (PDF) . Класс. Квантовая гравитация . 9 (10): 2309–2321. Bibcode :1992CQGra...9.2309L. doi :10.1088/0264-9381/9/10/014. S2CID  250912686. Архивировано из оригинала (PDF) 17 ноября 2015 г. . Получено 16 ноября 2015 г. .
  32. ^ abc Туми, Дэвид (2012). Новые путешественники во времени. Нью-Йорк, Нью-Йорк: WW Norton & Company. ISBN 978-0-393-06013-3.
  33. ^ Фридман, Джон; Моррис, Майкл С.; Новиков, Игорь Д.; Эчеверриа, Фернандо; Клинкхаммер, Гуннар; Торн, Кип С.; Юртсевер, Ульви (1990). «Проблема Коши в пространстве-времени с замкнутыми времениподобными кривыми». Physical Review D. 42 ( 6): 1915–1930. Bibcode : 1990PhRvD..42.1915F. doi : 10.1103/PhysRevD.42.1915. PMID  10013039.
  34. ^ Красников, С. (2002), "Нет машин времени в классической общей теории относительности", Классическая и квантовая гравитация , 19 (15): 4109, arXiv : gr-qc/0111054 , Bibcode : 2002CQGra..19.4109K, doi : 10.1088/0264-9381/19/15/316, S2CID  16517920
  35. ^ Гёдель, Курт (1949). «Пример нового типа космологического решения уравнений гравитации Эйнштейна». Rev. Mod. Phys . 21 (3): 447–450. Bibcode :1949RvMP...21..447G. doi : 10.1103/RevModPhys.21.447 .
  36. ^ abc Торн, Кип С. (1994). Черные дыры и искривления времени . WW Norton. стр. 509–513. ISBN 0-393-31276-3.
  37. ^ Эчеверрия, Фернандо; Гуннар Клинкхаммер; Кип Торн (1991). «Бильярдные шары в пространстве-времени червоточин с замкнутыми времениподобными кривыми: Классическая теория». Physical Review D. 44 ( 4): 1077–1099. Bibcode : 1991PhRvD..44.1077E. doi : 10.1103/PhysRevD.44.1077. PMID  10013968.
  38. ^ ab Эрман, Джон (1995). Взрывы, хрусты, всхлипы и крики: сингулярности и акаузальности в релятивистском пространстве-времени . Oxford University Press. ISBN 0-19-509591-X.
  39. ^ Нахин, Пол Дж. (1999). Машины времени: путешествия во времени в физике, метафизике и научной фантастике . Американский институт физики. С. 345–352. ISBN 0-387-98571-9.
  40. ↑ Виссер, Мэтт (15 апреля 1997 г.). «Проходимые червоточины: Римское кольцо». Physical Review D. 55 ( 8): 5212–5214. arXiv : gr-qc/9702043 . Bibcode : 1997PhRvD..55.5212V. doi : 10.1103/PhysRevD.55.5212. S2CID  2869291.
  41. ↑ Фрэнк Арнцениус; Тим Модлин (23 декабря 2009 г.), «Путешествие во времени и современная физика», Стэнфордская энциклопедия философии , получено 25 мая 2019 г.
  42. ^ Хокинг, Стивен (1999). «Искривления пространства и времени». Архивировано из оригинала 10 февраля 2012 г. Получено 25 февраля 2012 г.
  43. ^ Дойч, Дэвид (15 ноября 1991 г.). «Квантовая механика вблизи замкнутых времениподобных линий». Physical Review D. 44 ( 10): 3197–3217. Bibcode : 1991PhRvD..44.3197D. doi : 10.1103/PhysRevD.44.3197. PMID  10013776.
  44. ^ Tolksdorf, Juergen; Verch, Rainer (2021). «Условие D-CTC в общем случае выполняется в классических (неквантовых) статистических системах». Foundations of Physics . 51 (93): 93. arXiv : 1912.02301 . Bibcode :2021FoPh...51...93T. doi :10.1007/s10701-021-00496-z. S2CID  208637445.
  45. ^ Эверетт, Аллен (2004). «Парадоксы путешествий во времени, интегралы по траекториям и многомировая интерпретация квантовой механики». Physical Review D. 69 ( 124023): 124023. arXiv : gr-qc/0410035 . Bibcode : 2004PhRvD..69l4023E. doi : 10.1103/PhysRevD.69.124023. S2CID  18597824.