آیا یک فیزیکدان مشکل «پارادوکس پدربزرگ» را در سفرهای تخیلی زمانی به گذشته حل کرده؟!

سفر در زمان یکی از هیجانانگیزترین مفاهیمی است که ذهن بشر را قرنها به خود مشغول کرده است. از داستانهای علمیتخیلی گرفته تا نظریات پیچیده فیزیکی، همگی تلاش کردهاند پاسخی به این سوال بدهند: آیا میتوان به گذشته سفر کرد؟ اما وقتی پای تغییر گذشته به میان میآید، با یک معمای بزرگ روبهرو میشویم: پارادوکس پدربزرگ.
تصور کنید به گذشته سفر کردهاید و پدربزرگ خود را از بین بردهاید، آنهم قبل از اینکه والدین شما متولد شوند. در این صورت، شما چگونه به دنیا آمدهاید که بتوانید به گذشته سفر کنید؟ این تضاد، همان پارادوکس معروف پدربزرگ است که یکی از موانع بزرگ نظری در بحث سفر در زمان به شمار میرود.
اما لورنزو گاواسینو، فیزیکدانی از دانشگاه وندربیلت، معتقد است شاید این معما آنقدر که به نظر میرسد جدی نباشد. او با استفاده از اصول آنتروپی، ترمودینامیک و مکانیک کوانتومی، نظریهای ارائه داده که میگوید شاید قوانین طبیعت از آنچه فکر میکنیم، منعطفتر باشند.
زمان و فضا چگونه کار میکنند؟
برای درک این موضوع، ابتدا باید کمی درباره نظریه نسبیت عام انیشتین صحبت کنیم. این نظریه، زمان و فضا را مانند یک پارچه یا صفحهی انعطافپذیر تصور میکند که میتوانند تحت تأثیر گرانش و سرعت خم شوند یا تغییر شکل دهند. برای مثال، اگر جسمی بسیار پرجرم، مانند یک سیاهچاله، در فضا وجود داشته باشد، این پارچه خم میشود و زمان و مکان را تغییر میدهد.
حال تصور کنید این تغییرات به حدی باشند که زمان به شکلی خم شود که یک مسیر دایرهای یا حلقه ایجاد کند. به این مسیر «حلقه زمانی بسته» (Closed Timelike Curve) میگویند. این حلقه میتواند به شما اجازه دهد به گذشته برگردید و خود را در نقطهای از زمان ببینید که قبلاً در آن حضور داشتهاید.
مشکل آنتروپی؛ چرا گذشته و آینده متفاوت هستند؟
یکی از ویژگیهای کلیدی جهان ما که جهت زمان را تعیین میکند، آنتروپی است. آنتروپی معیاری برای بینظمی سیستمها است و بر اساس قوانین ترمودینامیک، همیشه در حال افزایش است. برای مثال، وقتی یک فنجان میشکند، به حالتی بینظمتر میرود و بازگشت به حالت اول بهصورت طبیعی ممکن نیست. این افزایش آنتروپی همان چیزی است که زمان را همیشه به سمت آینده پیش میبرد.
اما گاواسینو در تحقیق خود نشان داده که اگر سیستمی با آنتروپی بالا به گذشتهای با آنتروپی پایین بازگردد، قوانین کوانتومی وارد عمل میشوند و این تغییر را به شکلی تنظیم میکنند که از ایجاد تناقض جلوگیری شود. به عبارت دیگر، در این شرایط یک خط زمانی موازی با آنتروپی مناسب ایجاد میشود که با شرایط زمانی جدید سازگار است.
آیا واقعاً میتوانید پدربزرگتان را بکشید؟
فرض کنید به گذشته بازگشتهاید و تصمیم دارید پدربزرگتان را از بین ببرید. طبق قوانین معمول، این کار باید باعث ایجاد یک تناقض شود. اما بر اساس نظریه گاواسینو، مکانیک کوانتومی میتواند به شکلی عمل کند که این تغییر هرگز رخ ندهد یا اثر آن خنثی شود.
برای مثال، ممکن است خاطره تصمیم شما برای این کار از ذهنتان پاک شود یا اتفاقی دیگر رخ دهد که مانع از انجام آن شود. حتی ممکن است به دلیل قوانین کوانتومی، مرگ پدربزرگتان بهنوعی برگشتپذیر باشد و او دوباره به زندگی بازگردد.
نقش کوانتوم در خنثی کردن تناقضها
گاواسینو در تحقیق خود نشان داده که قوانین کوانتومی میتوانند بهطور طبیعی تناقضهایی را که در حلقههای زمانی بسته ایجاد میشوند، خنثی کنند. این به آن معناست که هر تغییری که شما در گذشته ایجاد کنید، توسط قوانین طبیعت بهگونهای تنظیم میشود که از ایجاد پارادوکس جلوگیری شود. (آدم یاد سریال 11/22/63 میافتد!)
این تحقیق نشان میدهد که قوانین طبیعت ممکن است از آنچه فکر میکنیم پیچیدهتر و هوشمندتر باشند. به عبارت دیگر، شاید جهان ما بهگونهای طراحی شده باشد که تناقضها در آن جایی نداشته باشند.
آیا سفر در زمان ممکن است؟
اگرچه این نظریهها بسیار هیجانانگیز هستند، اما هنوز راه طولانی تا تحقق سفر در زمان باقی مانده است. دانشمندان هنوز نمیدانند چگونه مکانیک کوانتومی و نسبیت عام میتوانند با یکدیگر سازگار شوند. همچنین ما هنوز درک کاملی از ماهیت واقعی زمان و فضا نداریم.
اما همین آزمایشهای ذهنی و نظریههای جدید، به فیزیکدانان کمک میکنند تا مرزهای دانش فعلی را گسترش دهند و درک بهتری از جهان پیدا کنند.
شاید روزی بتوانیم ماشینهای زمان بسازیم و به گذشته یا آینده سفر کنیم. اما تا آن زمان، باید به تماشای فیلمهای علمیتخیلی و خواندن داستانهای جذاب در این زمینه اکتفا کنیم.
این نوشتهها را هم بخوانید