Гравітація може захистити від парадоксів подорожей у часі, але є нюанс
Фізики запропонували новий погляд на опис гравітації та існування потенційних петель часу.
Парадокс подорожі в часі — це протиріччя, яке виникає, якщо припустити, що людина може повернутися в минуле і змінити його так, що сама подорож чи народження мандрівника стає неможливим. Загальна теорія відносності Ейнштейна припускає існування петель часу, за допомогою яких можна повернутися в минуле. Фізики вирішили описати гравітацію в інший спосіб, щоб показати, що такі петлі часу неможливі. Але виникає проблема: рішення породжує нестабільність, через яку навіть крихітні зміни у тканині простору-часу можуть почати зростати експоненційно. Результати дослідження опубліковані у журналі Physical Review D, пише ScienceAlert.
У 1992 році Стівен Хокінг запропонував гіпотезу про захист хронології, згідно з якою закони фізики не допускають існування замкнутих часоподібних кривих. Але загальна теорія відносності Ейнштейна (кращий опис гравітації) допускає існування таких шляхів у просторі-часі, які можуть привести мандрівника у його власне минуле.
Хокінг припускав, що виникненню таких шляхів перешкоджають квантові ефекти. Автори нового дослідження припустили, що гравітація може заважати створенню петель часу. Для цього необхідно переформулювати теорію гравітації.
У загальній теорії відносності простір-час має геометрію, яка задається метрикою, що визначає відстані та інтервали часу, а також математичною пов'язаністю, що описує, як змінюються напрямки при русі в рамках цієї геометрії. Ці два елементи пов'язані між собою певним чином.
Альтернативний підхід до опису гравітації, названий метрико-афінною гравітацією, послаблює цей зв'язок, дозволяючи метриці та пов'язаності функціонувати більш незалежно один від одного.
Фізики використовували цю альтернативну теорію для побудови моделі, в якій простір-час може мати вбудований напрямок часу. При дотриманні певних умов час уздовж будь-якої траєкторії руху у просторі-часі завжди буде спрямований уперед, що унеможливлює повернення у власне минуле.
Але є одна проблема. У загальній теорії відносності гравітація може коливатися двома різними способами, залежно від цього, як гравітаційні хвилі можуть розтягувати і стискати простір. Запропонований фізиками опис гравітації пропонує третій варіант її коливань: скалярну моду. І вона не дуже добре дружить із тією реальністю, яку ми знаємо. Вона схильна до нестійкості. Замістьтого, щоб поширюватися у вигляді стабільних хвиль, зміни в скалярній моді можуть зростати експоненційно.
Це означає, що у своєму нинішньому вигляді модель фізиків не може забезпечити сталого опису Всесвіту. Це головна перешкода на шляху до того, щоб її можна було б назвати повноцінною теорією гравітації. І все ж таки це цікаве теоретичне дослідження, яке показує, що гіпотеза захисту хронології може бути вбудована в теорію гравітації.
Інші новини науки
- Подорожі в часі можуть стати реальністю лише в тому випадку, що з'ясували фізики.