Гравитация может защитить от парадоксов путешествий во времени, но есть один нюанс

Парадокс путешествия во времени — это противоречие, которое возникает, если предположить, что человек может вернуться в прошлое и изменить его так, что само путешествие или рождение путешественника становится невозможным. Общая теория относительности Эйнштейна допускает существование петель времени, с помощью которых можно вернуться в прошлое. Физики решили описать гравитацию иным способом, чтобы показать, что такие петли времени невозможны. Но возникает проблема: решение порождает нестабильность, из-за которой даже крошечные возмущения в ткани пространства-времени могут начать расти экспоненциально. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review D, пишет ScienceAlert.

В 1992 году Стивен Хокинг предложил гипотезу о защите хронологии, согласно которой законы физики не допускают существования замкнутых времениподобных кривых. Но общая теория относительности Эйнштейна (лучшее описание гравитации) допускает существование таких путей в пространстве-времени, которые могут привести путешественника в его собственное прошлое.

Хокинг предполагал, что возникновению таких путей препятствуют квантовые эффекты. Авторы нового исследования предположили, что сама гравитация может мешать созданию петель времени. Для этого нужно переформулировать теорию гравитации.

В общей теории относительности пространство-время обладает геометрией, которая задается метрикой, определяющей расстояния и интервалы времени, а также математической связанностью, описывающей, как меняются направления при движении в рамках этой геометрии. Эти два элемента связаны между собой определенным образом.

Альтернативный подход к описанию гравитации, называемый метрико-аффинной гравитацией, ослабляет эту связь, позволяя метрике и связанности функционировать более независимо друг от друга.

Физики использовали эту альтернативную теорию для построения модели, в которой пространство-время может иметь встроенное направление времени. При соблюдении определенных условий время вдоль любой траектории движения в пространстве-времени всегда будет направлено вперед, что делает невозможным возвращение в собственное прошлое.

Но есть одна проблема. В общей теории относительности гравитация может колебаться двумя разными способами в зависимости от того, как гравитационные волны могут растягивать и сжимать пространство. Предложенное физиками описание гравитации предлагает третий вариант ее колебаний: скалярную моду. И она не очень хорошо дружит с той реальностью, которую мы знаем. Она подвержена неустойчивости. Вместо того чтобы распространяться в виде стабильных волн, возмущения в скалярной моде могут расти экспоненциально.

Это означает, что в своем нынешнем виде модель физиков не может обеспечить устойчивое описание Вселенной. Это главное препятствие на пути к тому, чтобы ее можно было назвать полноценной теорией гравитации. И все же это интересное теоретическое исследование, которое показывает, что гипотеза защиты хронологии может быть встроена в теорию гравитации.

Другие новости науки

• Путешествия во времени могут стать реальностью только в этом случае: что выяснили физики.