Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Диаграмму причин и следствий см. На диаграмме причинно-следственной связи . Для устройства сюжета см. Временную петлю .
Вверху: оригинальная траектория бильярдного шара .
В центре: мяч выходит из будущего по траектории, отличной от исходной, и сталкивается со своим прошлым, изменяя свою траекторию.
Внизу: измененная траектория заставляет мяч входить и выходить из машины времени точно так же, как изменилась его траектория. Измененная траектория - это сама по себе причина, не имеющая происхождения.

Причинная цикл является теоретическим положением , в котором, с помощью любой ретропричинности или времени поездки , последовательности событий (действий, информации, объектов, людей) [1] [2] является одной из причин другого события, которое в своей очереди среди причин первого упомянутого события. [3] [4] Такие причинно-зацикленные события существуют в пространстве-времени , но их происхождение не может быть определено. [1] [2] Дан гипотетический пример петли причинности, когда бильярдный шар ударяется о свое прошлое «я»: бильярдный шар движется по пути к машине времени, а будущее «я» бильярдного шара выходит из машины времени.прежде, чем его прошлое Я войдет в него, нанося своему прошлому Я скользящий удар, изменяя прошлый путь шара и заставляя его войти в машину времени под углом, который заставит его будущее Я нанести его прошлому Я тот самый скользящий удар, который изменил его путь . В этой последовательности событий изменение траектории мяча является его собственной причиной, что может показаться парадоксальным. [5]

Терминология в физике, философии и художественной литературе [ править ]

Путешествие во времени назад позволило бы создать причинные петли, включающие события, информацию, людей или объекты, истории которых образуют замкнутую петлю и, таким образом, кажутся «ниоткуда». [1] Представление об объектах или информации, которые "существуют сами по себе" таким образом, часто рассматривается как парадоксальное, [2] при этом несколько авторов ссылаются на причинный цикл, включающий информацию или объекты без происхождения, как на парадокс начальной загрузки , [6] [7] [8] [9] : 343 информация парадокс , [6] или онтологический парадокс . [10] Использование «начальной загрузки» в этом контексте относится к выражению «подтягивая себя за шнурки »и к рассказу Роберта А. Хайнлайна о путешествии во времени« По его стопам ». [8] [11] Термин« временная петля »иногда называют причинной петлей, [8] но хотя они кажутся похожими, причинные петли неизменны и возникают сами по себе, а временные петли постоянно сбрасываются [12].

Пример парадокса причинной петли, включающего информацию, привел Аллан Эверетт: предположим, что путешественник во времени копирует математическое доказательство из учебника, затем возвращается во времени, чтобы встретиться с математиком, который первым опубликовал доказательство, незадолго до публикации, и позволяет математику просто скопировать доказательство. В этом случае информация в доказательстве не имеет происхождения. [6] Похожий пример приводится в телесериале « Доктор Кто» о гипотетическом путешественнике во времени, который копирует музыку Бетховена из будущего и публикует ее во времена Бетховена от имени Бетховена. [13] Эверетт дает фильм « Где-то во времени».в качестве примера с объектом без происхождения: старая женщина дает часы драматургу, который позже путешествует во времени и встречает ту же женщину, когда она была молодой, и дает ей те же часы, которые она позже подарит ему. [6]

Красников пишет, что эти парадоксы начальной загрузки - информация или объект, повторяющийся во времени, - одно и то же; основной очевидный парадокс - это физическая система, эволюционирующая в состояние, не подчиняющееся ее законам. [14] : 4 Он не считает это парадоксальным и приписывает проблемы, связанные с правомерностью путешествия во времени, другими факторами в интерпретации общей теории относительности. [14] : 14–16

В статье 1992 года физиков Андрея Лосева и Игоря Новикова такие предметы без происхождения помечены как Джинны с использованием единственного термина Джинни . [15] : 2311-2312 Эта терминология была навеяна Джинном из Корана , которые описаны как не оставляя никаких следов , когда они исчезают. [9] : 200–203 Лосев и Новиков позволили термину «джинн» охватывать как объекты, так и информацию рефлексивного происхождения; они называли первых «джиннами первого рода», а последних - «джиннами второго рода». [6] [15] : 2315–2317 [9] : 208Они указывают на то, что объект, совершающий круговой проход во времени, должен быть идентичным всякий раз, когда он возвращается в прошлое, иначе это создаст несогласованность; второй закон термодинамики , кажется, требует, чтобы объект стал более неупорядоченным в течение всей своей истории, и такие объекты, которые идентичны в повторении точки в своей истории , кажется, противоречат этому, но Лосев и Новиков утверждал , что , поскольку второй закон требует только беспорядок нарастает в закрытых системах, Джинни может взаимодействовать со своим окружением таким образом, чтобы восстановить утраченный порядок. [6] [9] : 200–203 Они подчеркивают, что нет «строгой разницы» между джиннами первого и второго рода. [15] :2320 Красников двусмысленно ходит между «джиннами», «самодостаточными петлями» и «самосуществующими объектами», называя их «львами» или «зацикленными или вторгающимися объектами», и утверждает, что они не менее физические, чем обычные объекты », что в конце концов, тоже могло появиться либо из бесконечности, либо из сингулярности ». [14] : 8–9

Термин « парадокс предопределения» используется во франшизе « Звездного пути » для обозначения «временной петли, в которой путешественник во времени, который ушел в прошлое, вызывает событие, которое в конечном итоге заставляет первоначальную будущую версию человека вернуться в прошлое». [16] Это использование фразы было создано для эпизода в эпизоде ​​1996 года Star Trek: Deep Space Nine под названием « Испытания и столкновения » [17], хотя фраза использовалась ранее для обозначения таких систем убеждений, как Кальвинизм и некоторые формы марксизма, которые поощряли последователей стремиться к достижению определенных результатов, в то же время учили, что результаты предопределены.[18] Сминк и Моргенштерн используют термин «парадокс предопределения» специально для обозначения ситуаций, в которых путешественник во времени возвращается во времени, чтобы попытаться предотвратить какое-то событие в прошлом, но в конечном итоге помогает вызвать то же событие. [10] [19]

Самоисполняющееся пророчество [ править ]

Самоисполняющееся пророчество может быть формой петли причинности. Предопределение не обязательно предполагает наличие сверхъестественной силы и может быть результатом других механизмов «безошибочного предвидения». [20] Проблемы, возникающие из непогрешимости и влияющие на будущее, исследуются в парадоксе Ньюкома . [21] Известный вымышленный пример самоисполняющегося пророчества встречается в классической пьесе «Царь Эдип» , в которой Эдип становится царем Фив.и в процессе невольно исполняет пророчество о том, что он убьет своего отца и женится на своей матери. Само пророчество служит толчком для его действий и, таким образом, сбывается. [22] [23] Фильм « 12 обезьян» в значительной степени затрагивает темы предопределения и комплекса Кассандры , где главный герой, путешествующий во времени, объясняет, что он не может изменить прошлое. [8]

Принцип непротиворечивости Новикова [ править ]

Основная статья: принцип непротиворечивости Новикова

Общая теория относительности допускает некоторые точные решения , учитывающие путешествия во времени . [24] Некоторые из этих точных решений описывают вселенные, содержащие замкнутые времяподобные кривые или мировые линии , ведущие обратно в одну и ту же точку пространства-времени. [25] [26] [27] Физик Игорь Дмитриевич Новиков обсуждал возможность замкнутых времениподобных кривых в своих книгах 1975 и 1983 годов, [28] ( стр. 42, примечание 10 ), высказывая мнение, что только самосогласованные путешествия назад во времени будет разрешено. [29]В статье 1990 года Новикова и некоторых других «Задача Коши в пространстве-времени с замкнутыми времениподобными кривыми» [28] авторы предложили принцип самосогласования, который утверждает, что единственные решения законов физики, которые могут иметь место локально в настоящая Вселенная глобально самосогласована. Позднее авторы пришли к выводу, что путешествия во времени не обязательно должны приводить к неразрешимым парадоксам, независимо от того, какой тип объекта был отправлен в прошлое. [5]

Физик Джозеф Полчински утверждал, что можно избежать вопросов о свободе воли , рассмотрев потенциально парадоксальную ситуацию с бильярдным шаром, отправленным назад во времени. В этой ситуации мяч выстреливается в червоточину под таким углом, что, если он продолжит движение по своему курсу, он выйдет в прошлом под правильным углом, чтобы ударить себя раньше, сбив его с курса, что остановило бы его. от входа в червоточину. Торн назвал эту проблему «парадоксом Полчинского». [5]Два студента Калифорнийского технологического института, Фернандо Эчеверриа и Гуннар Клинкхаммер, нашли решение, позволяющее избежать любых несоответствий. В пересмотренном сценарии мяч выйдет из будущего под другим углом, чем тот, который породил парадокс, и нанесет своему прошлому «я» скользящий удар вместо того, чтобы полностью отбросить его от червоточины. Этот удар меняет свою траекторию на нужную степень, а это означает, что он отправится назад во времени под углом, необходимым для того, чтобы нанести своему младшему «я» необходимый скользящий удар. Эчеверрия и Клинкхаммер фактически обнаружили, что существует более чем одно самосогласованное решение, с немного разными углами для скользящего удара в каждом случае. Более поздний анализ Торна и Роберта Форвардапоказал, что для некоторых начальных траекторий бильярдного шара действительно может существовать бесконечное число самосогласованных решений. [5]

Эчеверрия, Клинкхаммер и Торн опубликовали статью, в которой обсуждались эти результаты в 1991 г .; [30] кроме того, они сообщили, что пытались выяснить, могут ли они найти какие-либо начальные условия для бильярдного шара, для которых не было самосогласованных расширений, но не смогли это сделать. Таким образом, вполне вероятно, что существуют самосогласованные расширения для каждой возможной начальной траектории, хотя это не было доказано. [31] : 184 Отсутствие ограничений на начальные условия применимо только к пространству-времени за пределами области пространства-времени, нарушающей хронологию; ограничения на область, нарушающую хронологию, могут оказаться парадоксальными, но это еще не известно. [31] : 187–188

Взгляды Новикова не получили широкого распространения. Виссер рассматривает причинные петли и принцип самосогласованности Новикова как специальное решение и предполагает, что путешествия во времени имеют гораздо более разрушительные последствия. [32] Красников точно так же не находит неисправностей в причинных петлях, но находит другие проблемы с путешествиями во времени в общей теории относительности. [14] : 14–16

Квантовые вычисления с отрицательной задержкой [ править ]

Физик Дэвид Дойч показывает в статье 1991 , что квантовые вычисления с отрицательной задержкой-обратное временем в пути, могут решить проблемы NP в полиномиальное время , [33] и Скотт Аронсон позже распространил этот результат , чтобы показать , что модель также может быть использована для решения PSPACE задачи за полиномиальное время. [34] [35] Дойч показывает, что квантовые вычисления с отрицательной задержкой дают только самосогласованные решения, а область, нарушающая хронологию, накладывает ограничения, которые не очевидны из классических рассуждений. [33] В 2014 году исследователи опубликовали симуляцию, подтверждающую модель Дойча с фотонами. [36]Однако в статье Толксдорфа и Верча было показано, что условие фиксированной точки Дойча CTC (замкнутая времениподобная кривая или причинная петля) может быть выполнено с произвольной точностью в любой квантовой системе, описанной в соответствии с релятивистской квантовой теорией поля в пространстве-времени, где CTC находятся исключены, что ставит под сомнение, действительно ли условие Дойча характерно для квантовых процессов, имитирующих СТС в смысле общей теории относительности . [37]

См. Также [ править ]

  • Причинность  - как один процесс влияет на другой
  • Причинная структура
  • Гипотеза о защите хронологии
  • Трилемма Мюнхгаузена  - мысленный эксперимент, используемый для демонстрации невозможности доказательства какой-либо истины
  • Дедушка парадокс
  • Парадокс Ньюкомба  - мысленный эксперимент
  • Петля времени  - устройство сюжета в научной фантастике
  • Путешествие во времени в фантастике  - понятие и сопутствующий жанр в научной фантастике

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б с Смит, Николас JJ (2013). «Путешествие во времени» . Стэнфордская энциклопедия философии . Проверено 13 июня 2015 года .
  2. ^ a b c Лобо, Франциско (2003). «Время, замкнутые времениподобные кривые и причинность». Природа времени: геометрия, физика и восприятие . Научная серия НАТО II. 95 . С. 289–296. arXiv : gr-qc / 0206078 . Bibcode : 2003ntgp.conf..289L . ISBN 1-4020-1200-4.
  3. ^ Ри, Майкл (2014). Метафизика: основы (1-е изд.). Нью-Йорк: Рутледж. п. 78 . ISBN 978-0-415-57441-9.
  4. Перейти ↑ Rea, Michael C. (2009). Спор о метафизике . Нью-Йорк [ua]: Рутледж. п. 204. ISBN 978-0-415-95826-4.
  5. ^ a b c d Торн, Кип С. (1994). Черные дыры и искажения времени . WW Нортон. С. 509–513. ISBN 0-393-31276-3.
  6. ^ a b c d e f Эверетт, Аллен; Роман, Томас (2012). Путешествие во времени и варп-двигатели . Чикаго: Издательство Чикагского университета. С.  136–139 . ISBN 978-0-226-22498-5.
  7. ^ Виссер, Мэтт (1996). Лоренцевы червоточины: от Эйнштейна до Хокинга . Нью-Йорк: Springer-Verlag. п. 213. ISBN 1-56396-653-0. «Второй класс логических парадоксов, связанных с путешествиями во времени, - это парадоксы начальной загрузки, связанные с созданием информации (или объектов, или даже людей?) Из ничего».
  8. ^ a b c d Клостерман, Чак (2009). Еда динозавра (1-е изд. В твердой обложке Скрибнера). Нью-Йорк: Скрибнер. С.  60–62 . ISBN 9781439168486.
  9. ^ а б в г Туми, Дэвид (2012). Новые путешественники во времени . Нью-Йорк, Нью-Йорк: WW Norton & Company. ISBN 978-0-393-06013-3.
  10. ^ а б Сминк, Крис; Вютрих, Кристиан (2011), «Путешествие во времени и машины времени», в Каллендер, Крейг (редактор), Оксфордский справочник философии времени , Oxford University Press, стр. 581 , ISBN 978-0-19-929820-4
  11. ^ Росс, Келли Л. (1997). «Парадоксы путешествий во времени» . Архивировано из оригинала 18 января 1998 года.
  12. ^ Джонс, Мэтью; Ормрод, Джоан (2015). Путешествие во времени в популярных СМИ . McFarland & Company . п. 207. ISBN. 9780786478071.
  13. Рианна Холмс, Джонатан (10 октября 2015 г.). «Доктор Кто: что такое парадокс начальной загрузки?» . Радио Таймс .
  14. ^ a b c d Красников С. (2001), "Парадокс путешествия во времени", Phys. Rev. D , 65 (6): 06401, arXiv : gr-qc / 0109029 , Bibcode : 2002PhRvD..65f4013K , doi : 10.1103 / PhysRevD.65.064013
  15. ^ a b c Лосев, Андрей; Новиков, Игорь (15 мая 1992 г.). «Джинны машины времени: нетривиальные самосогласованные решения» (PDF) . Учебный класс. Квантовая гравитация . 9 (10): 2309–2321. Bibcode : 1992CQGra ... 9.2309L . DOI : 10.1088 / 0264-9381 / 9/10/014 . Архивировано из оригинального (PDF) 17 ноября 2015 года . Проверено 16 ноября 2015 года .
  16. ^ Окуда, Майкл; Окуда, Дениз (1999). Энциклопедия Звездного пути . Карманные книги. п. 384. ISBN 0-671-53609-5.
  17. ^ Erdmann, Терри Дж .; Hutzel, Гэри (2001). Звездный путь: Магия трибблс . Карманные книги. п. 31 . ISBN 0-7434-4623-2.
  18. ^ Дэниелс, Роберт В. (май – июнь 1960 г.). «Советская власть и марксистский детерминизм». Проблемы коммунизма . 9 : 17 .
  19. ^ Моргенштерн, Леора (2010), Основы формальной теории путешествий во времени (PDF) , стр. 6
  20. ^ Крейг, Уильям Лейн (1987). «Божественное предвидение и парадокс Ньюкома» . Философия . 17 (3): 331–350. DOI : 10.1007 / BF02455055 .
  21. ^ Даммит, Майкл (1996). Море языка . Издательство Оксфордского университета. С. 356, 370–375. ISBN 9780198240112.
  22. ^ Доддс, ER (1966), Греция и Рим2-я сер., Т. 13, № 1, с. 37–49
  23. ^ Поппер, Карл (1985). Незавершенный квест: интеллектуальная автобиография (Rev. ed.). Ла Саль, Иллинойс: Открытый суд. п. 139. ISBN 978-0-87548-343-6.
  24. ^ Красников, С. (2002), «В классической общей теории относительности машин времени нет», Классическая и квантовая гравитация , 19 (15): 4109, arXiv : gr-qc / 0111054 , Bibcode : 2002CQGra..19.4109K , doi : 10.1088 / 0264-9381 / 19/15/316
  25. ^ Кэрролл, Шон (2004). Пространство-время и геометрия . Эддисон Уэсли. ISBN 0-8053-8732-3.
  26. ^ Гедель, Курт (1949). «Пример нового типа космологического решения полевых уравнений гравитации Эйнштейна» . Ред. Мод. Phys . 21 (3): 447–450. Bibcode : 1949RvMP ... 21..447G . DOI : 10.1103 / RevModPhys.21.447 .
  27. ^ Bonnor, W .; Стедман, BR (2005). «Точные решения уравнений Эйнштейна-Максвелла с замкнутыми времениподобными кривыми». Gen. Rel. Грав . 37 (11): 1833. Bibcode : 2005GReGr..37.1833B . DOI : 10.1007 / s10714-005-0163-3 .
  28. ^ a b Фридман, Джон; Моррис, Майкл С .; Новиков, Игорь Д .; Эчеверрия, Фернандо; Клинкхаммер, Гуннар; Thorne, Kip S .; Юрцевер, Ульви (1990). «Задача Коши в пространстве-времени с замкнутыми времениподобными кривыми» . Physical Review D . 42 (6): 1915. Bibcode : 1990PhRvD..42.1915F . DOI : 10.1103 / PhysRevD.42.1915 . PMID 10013039 . 
  29. ↑ Новиков, Игорь (1983). Эволюция Вселенной , стр. 169: «Закрытие временных кривых не обязательно означает нарушение причинно-следственной связи, поскольку все события вдоль такой замкнутой линии могут быть все« саморегулирующимися »- все они влияют друг на друга в рамках замкнутого цикла и следуют друг за другом в себе. -согласованный способ ".
  30. ↑ Эчеверрия, Фернандо; Гуннар Клинкхаммер; Кип Торн (1991). «Бильярдные шары в пространстве-времени кротовой норы с замкнутыми времениподобными кривыми: классическая теория» . Physical Review D . 44 (4): 1077. Bibcode : 1991PhRvD..44.1077E . DOI : 10.1103 / PhysRevD.44.1077 .
  31. ^ a b Эрман, Джон (1995). Взрывы, хруст, хныканье и визг: сингулярности и некаузальности в релятивистском пространстве-времени . Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-509591-X.
  32. ^ Nahin, Paul J. (1999). Машины времени: путешествия во времени в физике, метафизике и научной фантастике . Американский институт физики. С. 345–352. ISBN 0-387-98571-9.
  33. ^ a b Deutsch, Дэвид (1991). «Квантовая механика около замкнутых времениподобных линий». Physical Review D . 44 (10): 3197–3217. Bibcode : 1991PhRvD..44.3197D . DOI : 10.1103 / PhysRevD.44.3197 . PMID 10013776 . 
  34. ^ Ааронсон, Скотт (март 2008 г.). «Пределы квантовых компьютеров» (PDF) . Scientific American . 298 (3): 68–69. Bibcode : 2008SciAm.298c..62A . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0308-62 .
  35. ^ Ааронсон, Скотт; Джон Уотроус (2009). «Замкнутые времяподобные кривые делают квантовые и классические вычисления эквивалентными» (PDF) . Труды Королевского общества А . 465 (2102): 631–647. arXiv : 0808.2669 . Bibcode : 2009RSPSA.465..631A . DOI : 10.1098 / rspa.2008.0350 .
  36. ^ Мартин Рингбауэр; Мэтью А. Брум; Кейси Р. Майерс; Эндрю Г. Уайт; Тимоти С. Ральф (19 июня 2014 г.). «Экспериментальное моделирование замкнутых времениподобных кривых». Nature Communications . 5 : 4145. arXiv : 1501.05014 . Bibcode : 2014NatCo ... 5.4145R . DOI : 10.1038 / ncomms5145 . PMID 24942489 . 
  37. ^ Толксдорф, Юрген; Верч, Райнер (2018). «Квантовая физика, поля и замкнутые времениподобные кривые: условие D-CTC в квантовой теории поля». Сообщения по математической физике . 357 (1): 319–351. arXiv : 1609.01496 . Bibcode : 2018CMaPh.357..319T . DOI : 10.1007 / s00220-017-2943-5 .