Можем ли да пътуваме във времето?

20:14 | 10.01.25

17-11-2017 20-11-2018

Можем ли да пътуваме във времето?

Представяме ви едно нетрадиционно пътешествие, което разкрива част от света на научната фантастика. Какво казва науката и какви са невидимите опасности?

17:07 | 18 ноември 2023 | Автор : Галина Чолакова 13 4595 Снимка: iStock by Getty Images

Нещастията, причинени от пътешественици във времето, които изследват миналото, от десетилетия предизвикват научната фантастика. Ето само един пример.

Една от най-често повтарящите се ситуации в Doctor Who е героите да се забъркват в неприятности, като променят или се опитват да променят миналото. Както в много други истории за пътуване във времето, намесата в минали събития е представена като изключително опасна.

Снимка: iStock by Getty Images

Във финала на шести сезон в The Wedding of River Song приятелката и любовница на Доктора Ривър Сонг променя хода на историята, когато отказва да застреля Доктора - въпреки че това е история за пътуване във времето, зрителите вече са я видели да го прави и знаят, че това е неизбежно.

Нейните действия напълно разрушават Вселената. Различните времеви периоди се сливат, така че героите се озовават във версия на Лондон, в която има технологии от викторианската епоха, но и летящи коли и динозаври. Едва когато Ривър извършва съдбовните си действия, нормалният ход на времето се възобновява.

В действителност физиците и философите смятат, че подобни парадоксални ситуации не биха могли да се случат.

"Парадоксът всъщност не е нещо, което може да се създаде", казва физикът теоретик Барак Шошани от университета "Брок" в Сейнт Катаринс, Канада. Вместо това, ако нашата теория предсказва парадокс, това означава, че теорията ни е по някакъв начин непоследователна. "Ако вашата теория създава парадокс, това означава, че теорията ви не може да бъде правилна."

Снимка: iStock by Getty Images

Оказва се, че има много начини за разрешаване на потенциалните парадокси, които възникват при пътуване във времето. Някои от тях включват паралелни вселени и квантови явления; други разчитат на все още неописани механизми за създаване на логическа последователност във Вселената. Кое решение е правилно, зависи отчасти от това какво точно е времето и как функционира: нещо, за което физиците далеч не са сигурни. Но по един или друг начин физиката на времето ще се погрижи да не можем да създаваме парадоксални ситуации.

Най-очевидното решение е, че пътуването във времето към миналото просто не е възможно. Ако не можем да пътуваме в миналото, не можем и да го объркаме.

Това изглежда естествено, когато се замислим за нашия опит с времето: то тече само в една посока. Понеделник води до вторник, вторник води до сряда и така нататък през целия ни живот. Никога не се оказва, че се връщаме от вторник към понеделник.

Въпреки това не е очевидно защо времето трябва да функционира по този начин. В пространството не е така: ние сме свободни да се движим нагоре и надолу, напред и назад, наляво и надясно. Някои посоки на придвижване са трудни, защото трябва да преодолеем земната гравитация или да създадем път през твърда скала, но те не са невъзможни. И все пак движението ни във времето е само в една посока.

Съществуват два вида обяснения за тази "стрела на времето". Първото е, че тя е фундаментално свойство на Вселената, нещо, заложено в самата природа на нещата. Това обяснение е интуитивно привлекателно, но е силно оспорено от изследванията на квантовата механика: т.е. физиката на много малките неща.

В квантовите мащаби процесите могат да се движат и в двете посоки - казва пред BBC квантовият физик Влатко Ведрал от Оксфордския университет в Обединеното кралство. "Ако можете да възбудите един атом от едно състояние в друго, то квантовата механика казва, че трябва да можете със 100% ефективност да се върнете назад." Експериментите показват, че това е вярно. "Поне по принцип всичко би трябвало да е обратимо."

Снимка: iStock by Getty Images

Ето защо много физици възприемат втори подход към стрелата на времето: те твърдят, че тя не е фундаментална, а възниква от други явления.

"Има изчисления, които можете да направите, като не включвате идеите за пространство или време в изчисленията, и те все пак ви дават правилния отговор", казва космологът Кейти Мак от Института за теоретична физика "Периметър" във Ватерло, Онтарио. "Може би пространството и времето са възникващи свойства. Може би те дори са някак си илюзорни и има някаква математическа рамка за Вселената, която е по-фундаментална от пространството и времето."

Едно такова обяснение може да се проследи до австрийския физик Лудвиг Болцман. Той се интересувал защо някои процеси в света на големите обекти, в който живеем, са необратими. Например, ако изпуснете чаша за кафе на твърд под, тя ще се счупи, но никога не виждате счупени чаши за кафе да се сглобяват спонтанно отново.

Нещата стават подредени само ако се използва енергия за подреждането им. "За да разплетете слушалките си, е необходима повече енергия", казва астрофизикът Ема Озбърн от университета в Йорк, Великобритания. "Докато има безкрайно много начини, по които те могат да бъдат заплетени."

Снимка: iStock by Getty Images

Болцман обяснява това с думите, че регенерирането на чаши за кафе или разплитането на кабели на слушалки не е фундаментално невъзможно, а просто "невероятно малко вероятно" - толкова малко вероятно, че никога няма да станете свидетели на такова нещо, дори ако чакате трилиони години. Малко вероятни са, защото има огромен брой начини, по които парчетата на счупената чаша за кафе могат да бъдат разбъркани, например от въздушните течения, и едва ли някой от тях би довел до повторното ѝ сглобяване. Повечето от тях просто ще разбъркат бъркотията.

Десетилетия по-късно това все още е едно от най-добрите обяснения за стрелата на времето - казва Ведрал. На практика просто е твърде трудно наистина да се обърнат повечето промени - а това означава, че постоянно изпитваме как времето върви в една посока.

Това вероятно е вярно, но може да има и по-дълбоко обяснение за стрелата на времето, твърди философът Емили Адам от университета Чапман в Ориндж, Калифорния.

"Необходимо е Вселената да бъде вътрешно съгласувана - казва Адам. "Последователността е необходимостта да се избягват логически противоречия." На най-абстрактно ниво можем да си представим Вселената като съдържаща множество различни процеси, които могат да си взаимодействат. "Какви възможни начини за свързване на процесите помежду им ще доведат до логически противоречия?", казва тя.

"Отговорът е, че свързването на процеси в цикли много надеждно ще доведе до логически противоречия", казва Адам. Връщането назад във времето и намесата в историята би било пример за такъв цикъл. Според тази гледна точка злонамереният пътешественик във времето, който се опитва да попречи на Роза Паркс да проведе своя протест в епизода "Роза", би нарушил някои от най-дълбоките закони на Вселената.

"Ако искате да избегнете логически противоречия, трябва да изисквате нещата да не се свързват в цикли", казва Адам. "Те просто се свързват по линеен начин и никога не се връщат обратно към себе си."

Това изискване за избягване на причинно-следствени вериги поставя граници на функционирането на времето, казва Адам. "Получава се нещо като стрела на времето, единствено в резултат на това ограничение, че процесите не могат да се върнат обратно към себе си."

Накратко, може би има две изисквания, които принуждават времето да тече само в една посока: необходимостта от логическа последователност, както подчертава Адам, и тенденцията случайните процеси да създават повече безпорядък, отколкото повече ред, както описва Болцман.

Като имаме предвид това, нека разгледаме двата вида парадокси на пътуването във времето, които се срещат в Doctor Who, и да видим как могат да бъдат разрешени на практика.

Първо, парадоксът на bootstrap. Той се появява, "когато нещо се създава от нищото или нещо предизвиква само себе си", казва Шошани. Да предположим, предлага той, че точно сега в стаята ви се появява машина на времето. От нея излиза ваша по-стара версия, обявява, че е от 10 години напред в бъдещето, и ви дава плановете на машината на времето. Вие прекарвате следващото десетилетие в изграждане на машината на времето, след което я използвате, за да се върнете в днешния ден и да си дадете плановете. Въпросът е, казва Шошани: "Кой е направил плановете за машината на времето?"

Парадоксът на бутафорната машина е любопитна идея, защото не създава никаква непоследователност: цялата история се завързва "спретнато". Просто по някакъв начин от нищото се е появила нова информация - проект за машина на времето.

За щастие, има сравнително просто решение за излизане от парадокса на бутафорната лента. "Може би това е просто нещо, което съм измислил", казва Шошани. "Няма причина това да се случи в действителност.

"По-притеснителният парадокс е парадоксът на последователността", продължава Шошани. "Той е по-известен като "парадокс на дядото"." Това е познатият проблем, при който се връщате назад във времето и променяте ключово събитие в личната си история. Например убивате дядо си, докато той е още дете. Това прави невъзможно раждането ви, така че няма кой да се върне назад във времето и да убие дядо ви - създава се парадокс.

В "Денят на бащата" от първи сезон спътничката на Доктора Роуз Тайлър създава идентичен парадокс, когато се връща назад във времето и спасява баща си от смърт, когато е малка - променя историята на живота си и отприщва опасни сили.

За разлика от парадокса на бутафорното връщане, парадоксът на дядото изглежда неизбежен. Ако наистина можехте да пътувате в миналото, щеше да е почти невъзможно да избегнете да промените нещо. Дори да имаш здравия разум да не убиваш собствените си предци, това не би имало значение, защото малките промени могат да се разпространят в света и в крайна сметка да предизвикат сериозни смущения.

Снимка: iStock by Getty Images

Как можем да избегнем това?

Най-простият вид обяснение е, че пътуването във времето към миналото просто не е възможно. Това "предположение за защита на хронологията" е изложено от покойния Стивън Хокинг в статия от 1992 г. Шошани я обобщава: "Не е нужно да се притесняваме за парадоксите, защото пътуването във времето е невъзможно и това е всичко."

Проблемът тук е, че макар пътуването във времето към миналото да изглежда изключително малко вероятно и трудно, непълното ни разбиране на физиката означава, че не можем да го изключим напълно.

Алтернативното тълкуване е, че пътуването във времето към миналото е възможно, но не можете да промените нищо. Това се нарича принцип на самосъгласуваност на Новиков, по името на руския физик Игор Дмитриевич Новиков, който обсъжда идеята в поредица от публикации, завършващи с изследване, публикувано през 1990 г.

"Ако се опитате да попречите на баба си и дядо си да се срещнат, в крайна сметка ще се окажете този, който ги е накарал да се срещнат", казва Шошани.

Пример за това се случва в "Водите на Марс". Десетият доктор спасява живота на астронавтката Аделаида Брук. Това потенциално пренаписва човешката история, защото смъртта ѝ е ключово събитие. Аделаида обаче е ужасена от гордостта на Доктора и се самоубива, възстановявайки времевата линия.

Не е ясно как това ще работи на практика. Как Вселената би "разбрала", че някой се намесва в историята?

"Това предположение винаги ми се е струвало странно, неоправдано", казва Шошани. Той е описал сценарии, в които обекти се движат във и извън машините на времето и които не могат да бъдат описани по математически последователен начин - нарушавайки предположението. "Тази хипотеза просто не може да бъде вярна."

Шошани предпочита алтернативен сценарий. Той твърди, че ако пътуването във времето към миналото е възможно, би трябвало наистина да е възможно да се променят нещата - но това ще създаде алтернативна времева линия. Вместо да създадете парадокс, който да разбие Вселената, ще създадете втора Вселена с различна история.

Паралелните вселени са основна част от Doctor Who -от приключението на Третия доктор "Ад" до алтернативната времева линия, изследвана от Десетия доктор и Роуз Тайлър във "Възходът на кибермен" и "Денят на Страшния съд", както и разумната вселена в "Тя те отнема".

В действителност паралелните вселени са много дискусионна концепция. Въпреки че някои теории на физиката могат да се тълкуват като предполагащи съществуването им, все още няма физически доказателства за съществуването им.

Квантовата механика предлага един от начините за съществуване на паралелни вселени. Малка субатомна частица може да съществува в състояние, наречено суперпозиция, което означава, че тя не се намира на едно определено място. Вместо това тя съществува в редица пространства, всяко от които има определена вероятност да бъде "правилно". Само когато експериментаторът наблюдава частицата, нейното състояние се конкретизира: тя се "срива" от редица възможни положения в едно.

Квантовите физици не са единодушни как да тълкуват този колапс. Едно от тълкуванията, предложено от Хю Еверет в края на 50-те години на ХХ век, е, че частицата всъщност не "избира" едно-единствено положение. Вместо това всеки възможен вариант се разиграва в различна вселена. Където и да наблюдаваме частицата, тя е там, където се намира в нашата Вселена, но в други вселени тя е някъде другаде. Това става известно като "интерпретация на многото светове" на квантовата механика.

Няма физически доказателства, че тези други вселени съществуват, и е трудно да си представим какво би представлявало доказателство. Въпреки това другите интерпретации на квантовата механика имат свои собствени проблеми, така че интерпретацията на многото светове продължава да представлява интерес.

Ако е вярна, тя предлага начин да се пътува във времето в миналото и да се променят нещата, без да се предизвикват парадокси. Един от първите физици, предложили това, е Дейвид Дойч в изследване от 1991 г. Той твърди, че ако пътувате в миналото и промените нещо, ще създадете втора вселена, паралелна на първоначалната. В тази втора времева линия се разиграва променената версия на историята, докато в оригиналната нещата продължават както винаги.

Според този възглед може да сте в състояние да пътувате в миналото, но "не можете да се върнете назад в собствената си световна линия" - казва Осбърн.

Шошани и колегите му доразвиват тази идея. В изследване от 2020 г. те показват, че тази версия на пътуване във времето не е задължително да води до безкраен брой времеви линии. През февруари тази година те публикуват по-реалистична версия на този модел, в която отново се избягват парадоксите и безкрайностите. През следващия месец те изследват сценария по-подробно, като показват, че разклонението във времевата линия би започнало локално и постепенно би се разширило, за да засегне по-голяма част от Вселената.

Оказва се, че има много възможни сценарии, които биха могли да се случат, ако по някакъв начин успеем да пътуваме в миналото. В момента няма начин да се проведе експеримент, който да определи кой от тези сценарии за пътуване във времето, ако изобщо има такъв, е правилен. Намирането на правилния отговор ще изисква да разберем как и защо стрелата на времето наистина съществува. Докато не получим по-голяма яснота относно законите, на които се основава Вселената, не можем да избираме между идеите си за пътуване във времето.