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 другим предвидением будущего. Хотя идея путешествия во времени в будущее соответствует нынешнему 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 согласованности и парадокс Ньюкомба. [1] Парадоксы бутстрапа нарушают причинность, позволяя будущим событиям влиять на прошлое и вызывать себя, или « бутстрап », который происходит от идиомы «подтягивать себя за свои бутстрепы». [2] [3] Парадоксы последовательности, с другой стороны, - это те, где будущие события влияют на прошлое, вызывая очевидное противоречие, примером которого является парадокс дедушки , когда человек отправляется в прошлое, чтобы убить своего дедушку. [4] Парадокс Ньюкомба проистекает из очевидных противоречий, вытекающих из предположений как о свободе воли , так и о предвидении будущих событий. Все это иногда по отдельности называют «причинными петлями». Термин « временная петля » иногда называют причинно-следственной петлей, [2] но, хотя они кажутся похожими, причинно-следственные петли неизменны и возникают сами по себе, тогда как временные петли постоянно сбрасываются. [5]

Парадокс начальной загрузки

Парадокс начальной загрузки, также известный как информационная петля , информационный парадокс , [6] онтологический парадокс , [7] или «парадокс предопределения» — это парадокс путешествия во времени, который происходит, когда какое-либо событие, например действие, информация, объект или человек в конечном итоге вызывают себя как следствие ретропричинности или путешествия во времени . [8] [9] [10] [11]

Путешествие в прошлое позволит получить информацию, людей или объекты, история которых, кажется, «приходит из ниоткуда». [8] Такие причинно-зацикленные события существуют в пространстве-времени , но их происхождение невозможно определить. [8] [9] Представление об объектах или информации, которые таким образом «самосуществуют», часто рассматривается как парадоксальное. [9] [6] [12] Эверетт приводит фильм « Где-то во времени» в качестве примера, в котором фигурирует объект без происхождения: старуха дарит часы драматургу, который позже путешествует во времени и встречает ту же самую женщину, когда она была молодой. и дает ей те же часы, которые она позже подарит ему. [6] Примером информации, которая «пришла из ниоткуда», является фильм « Звездный путь IV: Путешествие домой» , в котором инженер 23-го века путешествует во времени и дает формулу прозрачного алюминия инженеру 20-го века. кто это якобы придумал.

Парадокс предопределения

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

Парадокс дедушки

Вверху: оригинальная траектория бильярдного шара. В центре: бильярдный шар появляется из будущего и наносит своему прошлому удар, который предотвращает попадание прошлого шара в машину времени. Внизу: бильярдный шар никогда не попадает в машину времени, что порождает парадокс и ставит под вопрос, как его старшее «я» вообще могло выйти из машины времени и изменить ее курс.

Парадокс последовательности или парадокс дедушки возникает, когда прошлое каким-либо образом изменяется, создавая тем самым противоречие. Типичным примером является путешествие в прошлое и вмешательство в представление о своих предках (например, заранее вызывающее смерть родителя), влияющее таким образом на представление о себе. Если бы путешественники во времени не родились, то они вообще не смогли бы совершить такой поступок. Таким образом, предок живет, чтобы дать потомство предку следующего поколения путешественника во времени и, в конечном итоге, самому путешественнику во времени. Таким образом, прогнозируемого результата здесь нет. [8] Парадоксы последовательности возникают всякий раз, когда изменение прошлого возможно. [9] Возможное решение состоит в том, что путешественник во времени может делать все, что произошло , но не может делать то, чего не произошло . Совершение чего-то, чего 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 в прошлом. [14] [15] И «парадокс ретро-самоубийства», и «парадокс дедушки» появились в письмах, написанных в «Удивительных историях» в 1920-х годах. [16] Другой вариант парадокса дедушки — это «парадокс Гитлера» или «парадокс убийства Гитлера», в котором главный герой путешествует во времени, чтобы убить Адольфа Гитлера, прежде чем он сможет спровоцировать Вторую мировую войну и Холокост . Вместо того, чтобы обязательно физически предотвращать путешествие во времени, действие устраняет любую причину путешествия, а также любое знание о том, что эта причина когда-либо существовала. [17]

Физик Джон Гаррисон и др. дайте вариацию парадокса электронной схемы, которая посылает сигнал через машину времени, чтобы отключиться, и получает сигнал до того, как отправит его. [18] [19]

Парадокс Ньюкомба

Парадокс Ньюкомба — это мысленный эксперимент , показывающий очевидное противоречие между принципом ожидаемой полезности и принципом стратегического доминирования . [20]

Мысленный эксперимент часто расширяется для изучения причинности и свободы воли, допуская «идеальных предсказателей»: если идеальные предсказатели будущего существуют, например, если путешествия во времени существуют как механизм совершенных предсказаний, то идеальные предсказания, по-видимому, противоречат свободе воли. потому что решения, очевидно принятые по свободной воле, уже известны идеальному предсказателю. [21] [22] Предопределение не обязательно связано со сверхъестественной силой и может быть результатом других механизмов «безошибочного предвидения». [23] Проблемы, возникающие из-за непогрешимости 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 с помощью модальной логики показать , 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 сможет изменить прошлое таким, какое оно есть; они будут действовать только таким образом, который уже соответствует тому, что обязательно произошло. [25] [26]

Рассмотрение парадокса дедушки привело некоторых к идее, что путешествия во времени по своей природе парадоксальны и, следовательно, логически невозможны. Например, философ Брэдли Дауден привел 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 после того, как убедился в этом в беседе с философом Норманом Шварцем . [27]

Иллюзорное время

Рассмотрение возможности путешествия во времени в обратном направлении в гипотетической вселенной, описываемой метрикой Гёделя, привело знаменитого логика Курта Гёделя к утверждению, что время само по себе может быть своего рода иллюзией. [28] [29] Он предлагает что-то вроде блочного представления времени , в котором время — это просто еще одно измерение, подобное пространству, где все события в любой момент времени фиксируются внутри этого четырехмерного «блока». [ нужна цитата ]

Физическая невозможность

Сергей Красников пишет, что эти бутстрап-парадоксы – информация или объект, зацикливающийся во времени – одни и те же; Основной очевидный парадокс заключается в том, что физическая система развивается в состояние, не подчиняющееся ее законам. [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 Андрея Лосева и Игоря Новикова такие предметы без происхождения были названы джиннами , с единственным термином Джинни . [31] : 2311–2312  Эта терминология была вдохновлена ​​джиннами Корана , которые описаны как не оставляющие следов после своего исчезновения. [32] : 200–203  Лоссев и Новиков допускали, что термином «джинны» охватываются как предметы, так и информация, имеющие рефлексивное происхождение; первых они называли «джиннами первого рода», а вторых «джиннами второго рода». [6] [31] : 2315–2317  [32] : 208  Они отмечают, что объект, совершающий круговой переход во времени, должен быть идентичным всякий раз, когда он возвращается в прошлое, иначе это создаст несоответствие; второй закон термодинамики, кажется, требует, чтобы объект стремился к более низкому энергетическому состоянию на протяжении всей своей истории, и такие объекты, которые идентичны в повторяющихся точках в своей истории, кажется, противоречат этому, но Лоссев и Новиков утверждали, что, поскольку второй закон требует только энтропии для увеличения в закрытых системах, джинн мог взаимодействовать с окружающей средой таким образом, чтобы восстановить «потерянную» энтропию. [6] [32] : 200–203  Они подчеркивают, что не существует «строгого различия» между джиннами первого и второго рода. [31] : 2320  Красников уклоняется от «джиннов», «самостоятельных петель» и «самосуществующих объектов», называя их «львами» или «зацикливающимися или вторгающимися объектами», и утверждает, что они не менее физичны, чем обычные. объекты, «которые ведь тоже могли появиться только из бесконечности или сингулярности». [30] : 8–9 

Принцип самосогласования Новикова

Принцип самосогласования, разработанный Игорем Дмитриевичем Новиковым [33] : с. 42, примечание 10  выражает одну точку зрения на то, что путешествие во времени назад было бы возможно без возникновения парадоксов. Согласно этой гипотезе, хотя общая теория относительности допускает некоторые точные решения , допускающие путешествия во времени [34] , содержащие замкнутые времяподобные кривые , ведущие обратно в одну и ту же точку пространства-времени, [35] физика внутри или вблизи замкнутых времяподобных кривых (машин времени) может быть согласовано только с универсальными законами физики, и, следовательно, могут происходить только самосогласованные события. Все, что путешественник во времени делает в прошлом, должно быть, всегда было частью истории, и путешественник во времени никогда не сможет сделать что-либо, чтобы предотвратить путешествие во времени, поскольку это будет представлять собой несоответствие. Авторы пришли к выводу, что путешествия во времени не обязательно должны 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 брошен в червоточину под правильным углом, так что он будет отправлен назад во времени и столкнется с самим собой, сбивая его с курса, что предотвратит его попадание в червоточину. червоточина в первую очередь. Кип Торн назвал эту проблему «парадоксом Полчинского». [36] Торн и двое его студентов в Калифорнийском технологическом институте, Фернандо Эчеверриа и Гуннар Клинкхаммер, нашли решение, избегающее каких-либо несоответствий, и обнаружили, что существует более одного самосогласованного решения со слегка разными углами для скользящего удара. в каждом случае. [37] Более поздний анализ Торна и Роберта Форварда показал, что для некоторых начальных траекторий бильярдного шара может существовать 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 нарушающей хронологию области пространства-времени ; ограничения на регион, нарушающий хронологию, могут оказаться парадоксальными, но это пока не известно. [38] : 187–188. 

Взгляды Новикова не получили широкого признания. Виссер рассматривает причинно-следственные петли и принцип самосогласованности Новикова как специальное решение и предполагает, что путешествия во времени имеют гораздо более разрушительные последствия. [39] Красников также не находит никаких внутренних ошибок 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 времяподобная кривая проходит через горизонт событий , что предотвращает наблюдение таких причинно-следственных петель. [40]

Параллельные вселенные

Подход взаимодействующих множественных вселенных — это разновидность многомировой интерпретации квантовой механики, которая предполагает, что путешественники во времени прибывают в другую вселенную, отличную от той, из которой они пришли; Утверждалось, что, поскольку путешественники прибывают в историю другой вселенной, а не в свою историю, это не «настоящее» путешествие во времени. [41] Стивен Хокинг отстаивал гипотезу о защите хронологии , согласно которой даже если MWI верен, мы должны ожидать, что каждый путешественник во времени переживет 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 во времени назад) дают только самосогласованные решения, а область, нарушающая хронологию, 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 она не построена на основе квантовых систем. [44] Аллен Эверетт также утверждал, что даже если подход Дойча верен, это будет означать, что любой макроскопический объект, состоящий из множества частиц, будет разделен на части при путешествии назад во времени, при этом разные частицы возникнут в разных мирах. [45]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ↑ Ян Фэй (18 ноября 2015 г.), «Обратная причинно-следственная связь», Стэнфордская энциклопедия философии , получено 25 мая 2019 г.
  2. ^ аб Клостерман, Чак (2009). Поедание динозавра (1-е изд. Scribner в твердом переплете). Нью-Йорк: Скрибнер. стр. 60–62. ISBN 9781439168486.
  3. ^ Росс, Келли Л. (1997). «Парадоксы путешествий во времени». Архивировано из оригинала 18 января 1998 года.
  4. ^ Франсиско Лобо (2003). «Время, замкнутые времяподобные кривые и причинность». Наука НАТО, серия II . 95 : 289–296. arXiv : gr-qc/0206078 . Бибкод : 2003ntgp.conf..289L.
  5. ^ Джонс, Мэтью; Ормрод, Джоан (2015). Путешествие во времени в популярных СМИ . МакФарланд и компания . п. 207. ИСБН 9780786478071.
  6. ^ abcde Эверетт, Аллен; Роман, Томас (2012). Путешествие во времени и варп-двигатели . Чикаго: Издательство Чикагского университета. стр. 136–139. ISBN 978-0-226-22498-5.
  7. ^ аб Сминк, Крис; Вютрих, Кристиан (2011), «Путешествие во времени и машины времени», Каллендер, Крейг (редактор), Оксфордский справочник по философии времени , Oxford University Press, стр. 581, ISBN 978-0-19-929820-4
  8. ^ abcde Смит, Николас Джей-Джей (2013). "Путешествие во времени". Стэнфордская энциклопедия философии . Проверено 13 июня 2015 г.
  9. ^ abcd Лобо, Франциско (2003). «Время, замкнутые времяподобные кривые и причинность». Природа времени: геометрия, физика и восприятие . Наука НАТО, серия II. Том. 95. С. 289–296. arXiv : gr-qc/0206078 . Бибкод : 2003ntgp.conf..289L. ISBN 1-4020-1200-4.
  10. ^ Ри, Майкл (2014). Метафизика: Основы (1-е изд.). Нью-Йорк: Рутледж. п. 78. ИСБН 978-0-415-57441-9.
  11. ^ Ри, Майкл С. (2009). Спор о метафизике . Нью-Йорк [ua]: Рутледж. п. 204. ИСБН 978-0-415-95826-4.
  12. ^ Виссер, Мэтт (1996). Лоренцевы червоточины: от Эйнштейна до Хокинга . Нью-Йорк: Springer-Verlag. п. 213. ИСБН 1-56396-653-0.
  13. ^ аб Николас Джей Джей Смит (2013). "Путешествие во времени". Стэнфордская энциклопедия философии . Проверено 2 ноября 2015 г.
  14. ^ Хорвич, Пол (1987). Асимметрия во времени: проблемы философии науки (2-е изд.). Кембридж, Массачусетс: MIT Press. п. 116. ИСБН 0262580888.
  15. ↑ Ян Фэй (18 ноября 2015 г.), «Обратная причинно-следственная связь», 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. Проверено 19 февраля 2022 г.
  17. ^ Бреннан, Дж. Х. (1997). Путешествие во времени: новая перспектива (1-е изд.). Миннесота: Публикации Ллевеллина. п. 23. ISBN 9781567180855.
  18. ^ Гаррисон, JC; Митчелл, штат Вашингтон; Цзяо, Республика Корея; Болда, Эл. (август 1998 г.). «Сверхсветовые сигналы: новый взгляд на парадоксы причинно-следственной петли». Буквы по физике А. 245 (1–2): 19–25. arXiv : Quant-ph/9810031 . Бибкод : 1998PhLA..245...19G. дои : 10.1016/S0375-9601(98)00381-8. S2CID  51796022.
  19. ^ Нахин, Пол Дж. (2016). Сказки о машине времени . Международное издательство Спрингер. стр. 335–336. ISBN 9783319488622.
  20. ^ Вулперт, Д.Х.; Бенфорд, Г. (июнь 2013 г.). «Урок парадокса Ньюкомба». Синтезируйте . 190 (9): 1637–1646. doi : 10.1007/s11229-011-9899-3. JSTOR  41931515. S2CID  113227.
  21. ^ Крейг (1987). «Божественное предвидение и парадокс Ньюкомба». Философия . 17 (3): 331–350. дои : 10.1007/BF02455055. S2CID  143485859.
  22. ^ Крейг, Уильям Лейн (1988). «Тахионы, путешествия во времени и божественное всеведение». Журнал философии . 85 (3): 135–150. дои : 10.2307/2027068. JSTOR  2027068.
  23. ^ Крейг, Уильям Лейн (1987). «Божественное предвидение и парадокс Ньюкомба». Философия . 17 (3): 331–350. дои : 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, University of Toronto Press, 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 – в гости к прошлому». SFU.ca. ​Проверено 21 апреля 2016 г.
  28. ↑ Юрграу, Палле (4 марта 2009 г.). Мир без времени: забытое наследие Геделя и Эйнштейна. Нью-Йорк: Основные книги. п. 134. ИСБН 9780786737000. Проверено 18 декабря 2017 г.
  29. ^ Холт, Джим (21 февраля 2005 г.). «Бандиты времени». Житель Нью-Йорка . Проверено 13 декабря 2017 г.
  30. ^ abcd Красников, С. (2001), «Парадокс путешествия 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 Лоссев, Андрей; Новиков, Игорь (15 мая 1992 г.). «Джинн машины времени: нетривиальные самосогласованные решения» (PDF) . Сорт. Квантовая гравитация . 9 (10): 2309–2321. Бибкод : 1992CQGra...9.2309L. дои : 10.1088/0264-9381/10.09.014. S2CID  250912686. Архивировано из оригинала (PDF) 17 ноября 2015 года . Проверено 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.; Эчеверрия, Фернандо; Клинкхаммер, Гуннар; Торн, Кип С.; Юрцевер, Ульви (1990). «Задача Коши в пространстве-времени с замкнутыми времяподобными кривыми». Физический обзор D . 42 (6): 1915–1930. Бибкод : 1990PhRvD..42.1915F. doi :10.1103/PhysRevD.42.1915. ПМИД  10013039.
  34. ^ Красников, С. (2002), «В классической общей теории относительности нет машин времени», Classical and Quantum Gravity , 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 поля гравитации Эйнштейна». Преподобный Мод. Физ . 21 (3): 447–450. Бибкод : 1949РвМП...21..447Г. дои : 10.1103/RevModPhys.21.447 .
  36. ^ abc Торн, Кип С. (1994). Черные дыры и искривления времени . WW Нортон. стр. 509–513. ISBN 0-393-31276-3.
  37. ^ Эчеверрия, Фернандо; Гуннар Клинкхаммер; Кип Торн (1991). «Бильярдные шары в пространстве-времени-червоточине с замкнутыми времяподобными кривыми: Классическая теория». Физический обзор D . 44 (4): 1077–1099. Бибкод : 1991PhRvD..44.1077E. doi :10.1103/PhysRevD.44.1077. ПМИД  10013968.
  38. ^ аб Эрман, Джон (1995). Удары, хрусты, всхлипы и визги: особенности и акаузалии в релятивистском пространстве-времени . Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-509591-Х.
  39. ^ Нахин, Пол Дж. (1999). Машины времени: путешествия во времени в физике, метафизике и научной фантастике . Американский институт физики. стр. 345–352. ISBN 0-387-98571-9.
  40. ↑ Виссер, Мэтт (15 апреля 1997 г.). «Проходимые червоточины: Римское кольцо». Физический обзор D . 55 (8): 5212–5214. arXiv : gr-qc/9702043 . Бибкод : 1997PhRvD..55.5212V. doi : 10.1103/PhysRevD.55.5212. S2CID  2869291.
  41. ^ Фрэнк Арцениус; Тим Модлин (23 декабря 2009 г.), «Путешествие во времени и современная физика», Стэнфордская энциклопедия философии , получено 25 мая 2019 г.
  42. ^ Хокинг, Стивен (1999). «Искажения пространства и времени». Архивировано из оригинала 10 февраля 2012 года . Проверено 25 февраля 2012 г.
  43. ↑ Дойч, Дэвид (15 ноября 1991 г.). «Квантовая механика вблизи замкнутых времениподобных линий». Физический обзор D . 44 (10): 3197–3217. Бибкод : 1991PhRvD..44.3197D. doi :10.1103/PhysRevD.44.3197. ПМИД  10013776.
  44. ^ Толксдорф, Юрген; Верх, Райнер (2021). «Условие D-CTC в общем случае выполняется в классических (неквантовых) статистических системах». Основы физики . 51 (93): 93. arXiv : 1912.02301 . Бибкод : 2021FoPh...51...93T. doi : 10.1007/s10701-021-00496-z. S2CID  208637445.
  45. ^ Эверетт, Аллен (2004). «Парадоксы путешествий во времени, интегралы по путям и многомировая интерпретация квантовой механики». Физический обзор D . 69 (124023): 124023. arXiv : gr-qc/0410035 . Бибкод : 2004PhRvD..69l4023E. doi : 10.1103/PhysRevD.69.124023. S2CID  18597824.