Путешествия во времени, особенно в прошлое, давно стали основным жанром книг и фильмов, таких как: «Назад в будущее» или «И грянул гром». Основным драматическим сюжетом становится вопрос возможных последствий того, что путешественник во времени поменяет прошлые события, в результате чего по возвращении его в свое время произойдёт кошмарный сценарий, ставящий под угрозу будущее не только главного героя, но зачастую и всей планеты.
Парадокс дедушки – это временной парадокс, относящийся к путешествию во времени. Он предлагает ситуацию, в которой путешественник во времени перемещается в прошлое только для того, чтобы непреднамеренно вызвать событие, которое приведет к тому, что путешественника во времени вообще никогда не существовало бы, например, случайная или преднамеренная смерть его отца/деда до момента зачатия путешественника. Парадокс возникает потому, что если путешественник во времени никогда не существовал, то как он мог отправиться в прошлое, чтобы совершить отцеубийство? Таким образом, сама идея путешествия во времени поднимает возможность нарушения причинности – причина всегда должна предшествовать её следствию.
В частности, такой парадокс описан в романе Рене Баржавеля «Неосторожный путешественник», опубликованной в 1943 году. По сюжету романа «Неосторожный путешественник» человек с помощью машины времени отправился назад в прошлое, где убивает своего биологического деда до того, как последний встретил бабушку путешественника. Результат предполагает, что один из родителей путешественника, а как следствие — и сам путешественник никогда бы не были рождены. То есть, в конечном итоге он не мог бы путешествовать во времени, а это, в свою очередь, означает, что его дед остался бы жив и путешественник был бы рождён, а это позволило бы ему путешествовать во времени и убить своего дедушку. Таким образом, каждая возможность подразумевает отрицание самой себя, создавая логический парадокс.
Несмотря на такое название, Парадокс дедушки рассматривает не только невозможность собственного рождения. В первую очередь он касается любых действий, которые делают невозможным путешествие во времени. Пример названия парадокса является лишь наиболее часто «приходящим в голову», если выбирать из всего спектра подобных возможных действий. Другим примером может быть использование научных знаний для изобретения машины времени, последующее возвращение назад во времени и (будь то убийство или иное) препятствование работе учёных над тем, что в конечном итоге приведёт к получению информации, которую вы использовали, чтобы изобрести машину времени. Эквивалентный парадокс известен в философии как автоинфантицид: возвращение в прошлое и убийство самого себя в детстве.
Парадокс дедушки часто используется для утверждения о том, что путешествие во времени в прошлое невозможно. Тем не менее, был предложен ряд гипотез, как избежать парадокса: например, предположение о том, что прошлого изменить нельзя, поэтому дед уже должен был пережить своё покушение на убийство (как говорилось ранее), или же что путешественник во времени создаёт альтернативную линию времени, в которой он никогда не будет рождён. Квантовое решение парадокса подразумевает, что все события в прошлом пребывают в состоянии суперпозиции, поэтому никакие действия путешественника не сказываются на настоящем.
Но, обо всем подробно и по порядку. Чтобы рассмотреть этот парадокс, давайте представим себе ситуацию, в которой одарённый молодой изобретатель Марти создаёт машину времени в 2018 году. Поскольку Марти никогда не видел своего деда, он решает совершить путешествие в прошлое, чтобы встретиться с ним. После тщательного исследования Марти выясняет, где именно будет находиться его дед, ещё молодой и бездетный, 23 ноября 1963 года. Он входит в свою машину и начинает путешествие в прошлое.
Набросок путешествия Марти, если мы допустим существование только одной мировой линии
К сожалению, Марти – очень буквальный парень, и, когда мы сказали, что он точно знает, где будет находиться его дед, это не было преувеличением. Марти приземляется точно в том месте, где должен был быть его дед, с предсказуемым результатом – деда больше нет. После быстрого анализа ДНК, чтобы убедиться, что это действительно был его дед, Марти терпеливо ждёт своего исчезновения…
Физики и философы размышляли над несколькими решениями этого парадокса. Принцип самосогласованности Новикова, разработанный в конце 1970-х годов русским физиком Новиковым Игорем Дмитриевичем, предложил использовать геодезические линии для описания кривизны времени. Эти замкнутые временные кривые предотвратили бы нарушение любых причинно-связанных событий, лежащих на одной и той же кривой. Более того, путешествие во времени возможно только в тех областях, где эти временные кривые существуют, например, в червоточинах. Это подразумевает, что путешественники во времени не смогут изменить прошлое, по любой причине, как-то: физические препятствия или просто отсутствие возможности. Поэтому, как бы Марти ни старался, он не смог бы приземлить свою машину именно в этом месте, даже если бы намеревался убить своего деда.
Эта идея была расширена студентами Калифорнийского технологического института Фернандо Эчеверриа, Гуннаром Клинкхаммером и физиком Кипом Торном. Они утверждают, что физические свойства червоточины изменят траекторию шара таким образом, что он не сможет мешать самому себе, или что именно вмешательство – это то, что в первую очередь заставляет шар войти в червоточину.
Визуальное представление решения Эчеверрии и Клинкхаммера (Brightroundircle)
Итак, согласно теории Новикова, любые действия, предпринимаемые путешественником во времени, просто становятся частью ранее существовавшей истории, и наблюдателям запрещается видеть эти события из-за так называемого горизонта Коши.
Вернувшись в 2018 год, наш герой Марти обнаруживает, что его семейный дом исчез, как и все следы его существования. Читая о теории Новикова и пересекающихся бильярдных шарах, он проклинает бездеятельность Вселенной. Именно в этот момент он понимает, что, возможно, Вселенная не вмешивалась, поскольку для этого требовалось какое-то другое корректирующее действие. Вдохновлённый статьёй о столкновении бильярдных шаров, он мчится к своей машине времени, чтобы помешать себе и спасти собственное будущее.
Решение Новикова может показаться вам несколько произвольным, поскольку оно, безусловно, требует существования множества механизмов, в настоящее время неизвестных физике. Именно по этой причине такое решение парадокса убитого дедушки обычно отвергается научным сообществом. Физик Мэтт Виссер, исследователь в области общей теории относительности, предполагает, что принцип самосогласованности Новикова слишком заточен под конкретный случай, чтобы его можно было принять как спасение причинности.
Есть ли более экономное решение парадокса убитого дедушки, основанное на ранее существовавших аспектах физики, введённых другими теориями или дисциплинами?
Так уж случилось, что одно из таких решений может дать хорошо известный аспект квантовой физики: интерпретацией квантовой механики «многих миров».
«Многомировая» интерпретация квантовой механики была впервые предложена в 1950-х годах Хью Эвереттом III как решение проблемы коллапса волновой функции, продемонстрированной в известном эксперименте Юнга с двумя щелями, когда электрон движется как волна, а на экране он проявляется как точка. Возникает вопрос: почему волновая функция коллапсирует? И Коллапсирует ли вообще волновая функция?
Эверетт представил себе ситуацию, в которой вместо коллапса волновой функции она продолжает непрерывно расти с коэффициентом. Настолько, что в конечном счёте вся Вселенная оказывается лишь одним из двух возможных состояний. Эверетт также утверждал, что одно и то же «расщепление» состояний произойдёт для всех квантовых событий с различными исходами, существующими в разных мирах. Волновая функция просто выглядит так, как будто она разрушилась для нас, потому что мы находимся в одном из этих миров, которым запрещено взаимодействовать между собой.
Это значит, что когда Марти вернётся в 1963 год, произойдет раскол. Он больше не в том мире, из которого пришёл, назовём его Миром 1. Вместо этого он создал новый мир. Когда он путешествует вперёд во времени, он путешествует по временной шкале этого мира. Он никогда не существовал в этом мире и, по правде говоря, не убивал своего деда. Его дед существует в целости и сохранности ещё в 1963 году в Мире 1.
Набросок путешествия Марти, если применить многомировую интерпретацию квантовой механики. Попытка путешествовать назад вызывает нисходящий «прыжок» мировых линий
Итак, что происходит, когда Марти возвращается в прошлое в попытке спасти свой мир? Он непреднамеренно создаёт другое состояние, Мир 3. Этот мир может походить на Мир 1 почти всеми мыслимыми способами, но, согласно применению интерпретации, он не является тем же самым из-за одного события. Столкновение двух машин времени 23 ноября 1963 года.
Если Марти снова попытается вернуться в 1963 год, чтобы исправить первоначальное вмешательство, он просто создаст другое состояние, Мир 3
Правда в том, что если это правильное решение парадокса убитого дедушки, то Марти никогда не сможет вернуться в Мир 1. В интерпретации «многих миров» заложено, что наложенные миры не могут взаимодействовать друг с другом. Марти может двигаться «вниз», потому что именно его присутствие в определённый момент создает мир. Невзаимодействие означает, что независимо от того, какие меры он принимает, каждый раз, когда он возвращается в прошлое, он создаёт новый мир и прыгает «вниз» в этот мир, а затем может двигаться только вперёд во времени по этой линии. Где-то в своём мире, Мире 1, Марти, изобретательный молодой человек, просто исчез в один прекрасный день, чтобы никогда не вернуться.
Интересно, что такое решение парадокса также отвечает на другую загадку, часто задаваемую о путешествиях во времени: где же путешественники во времени? Почему они не пришли к нам, чтобы обсудить своё удивительное открытие? Ответ может заключаться в том, что мы существуем в первичном мире, в котором будут созданы машины времени. Изобретатели и пассажиры таких машин просто исчезают в других мирах, создаваемых в момент их перемещения во времени. Мы узнаем об изобретение машин времени просто благодаря тому факту, что происходит множественное исчезновение физиков.