Eine Uhr, die sich spiralförmig in sich selbst dreht. Tim Paulawitz/iStock
Hast du jemals einen Fehler gemacht, den du am liebsten rückgängig gemacht hättest? Das Korrigieren vergangener Fehler ist einer der Gründe, warum wir das Konzept der Zeitreise so faszinierend finden. Wie oft in Science-Fiction dargestellt, ist mit einer Zeitmaschine nichts mehr von Dauer —Sie können jederzeit zurückgehen und es ändern. Aber sind Zeitreisen in unserem Universum wirklich möglichoder ist es nur Science-Fiction?
Unser modernes Verständnis von Zeit und Kausalität stammt von Allgemeine Relativitätstheorie. Die Theorie des theoretischen Physikers Albert Einstein kombiniert Raum und Zeit zu einer einzigen Einheit – „Raumzeit“ – und bietet eine bemerkenswert komplizierte Erklärung dafür, wie beide funktionieren, auf einem Niveau, das von keiner anderen etablierten Theorie erreicht wird. Diese Theorie existiert seit mehr als100 Jahre und wurde mit extrem hoher Präzision experimentell verifiziert, sodass Physiker ziemlich sicher sind, dass es eine genaue Beschreibung der kausalen Struktur unseres Universums liefert.
Seit Jahrzehnten versuchen Physiker verwenden Sie die allgemeine Relativitätstheorie, um herauszufinden, ob Zeitreisen möglich sind. Es stellt sich heraus, dass Sie Gleichungen aufschreiben können, die Zeitreisen beschreiben und vollständig kompatibel und konsistent mit der Relativitätstheorie sind. Aber Physik ist keine Mathematik, und Gleichungen sind bedeutungslos, wenn sie mit nichts in der Realität übereinstimmen.
Argumente gegen Zeitreisen
Es gibt zwei Hauptprobleme, die uns denken lassen, dass diese Gleichungen unrealistisch sein könnten. Das erste Problem ist ein praktisches: Der Bau einer Zeitmaschine scheint zu erfordern exotische Materie, das ist die Materie mit negativer Energie. Alle Materie, die wir in unserem täglichen Leben sehen, hat positive Energie – Materie mit negativer Energie kann man nicht einfach herumliegen finden. Aus der Quantenmechanik wissen wir, dass solche Materie theoretisch sein kannerstellt, aberin zu kleinen Mengen und für zu kurze Zeit.
Es gibt jedoch keinen Beweis dafür, dass es unmöglich ist, exotische Materie in ausreichenden Mengen zu erzeugen. Darüber hinaus könnten andere Gleichungen entdeckt werden, die Zeitreisen ermöglichen, ohne dass exotische Materie erforderlich ist. Daher kann dieses Problem nur eine Einschränkung unserer derzeitigen Technologie sein oderVerständnis der Quantenmechanik.
Das andere Hauptproblem ist weniger praktisch, aber wichtiger: Es ist die Beobachtung, dass Zeitreisen der Logik zu widersprechen scheinen, in Form von Zeitreise-Paradoxien. Es gibt mehrere Arten solcher Paradoxien, aber die problematischsten sind Konsistenzparadoxien.
Ein beliebter Tropus in der Science-Fiction, Konsistenzparadoxien treten immer dann auf, wenn ein bestimmtes Ereignis dazu führt, dass die Vergangenheit geändert wird, aber die Änderung selbst verhindert, dass dieses Ereignis überhaupt erst eintritt.
Stellen Sie sich zum Beispiel ein Szenario vor, in dem ich meine Zeitmaschine betrete, damit fünf Minuten in der Zeit zurückreise und die Maschine zerstöre, sobald ich in die Vergangenheit komme. Jetzt, wo ich die Zeitmaschine zerstört habe, wäre es unmöglichdamit ich es fünf Minuten später verwenden kann.
Aber wenn ich die Zeitmaschine nicht benutzen kann, dann kann ich nicht in die Zeit zurückgehen und sie zerstören. Daher ist sie nicht zerstört, also kann ich in die Zeit zurückgehen und sie zerstören. Mit anderen Worten, die Zeitmaschine ist zerstört, wennund nur, wenn es nicht zerstört wird. Da es nicht gleichzeitig zerstört und nicht zerstört werden kann, ist dieses Szenario widersprüchlich und paradox.
Beseitigung der Paradoxien
Es gibt ein weit verbreitetes Missverständnis in der Science-Fiction, dass Paradoxien „erschaffen“ werden können. Zeitreisende werden normalerweise davor gewarnt, wesentliche Änderungen an der Vergangenheit vorzunehmen und es aus genau diesem Grund zu vermeiden, ihr vergangenes Selbst zu treffen. Beispiele dafür können in vielen gefunden werdenZeitreisefilme, wie der Zurück in die Zukunft Trilogie.
Aber in der Physik ist ein Paradox kein Ereignis, das tatsächlich passieren kann – es ist ein rein theoretisches Konzept, das auf eine Inkonsistenz in der Theorie selbst hinweist. Mit anderen Worten, Konsistenzparadoxe implizieren nicht nur, dass Zeitreisen ein gefährliches Unterfangen sind, sie implizieren, dass es einfach nicht möglich sein kann.
Dies war eine der Motivationen für den theoretischen Physiker Stephen Hawking, seine Chronologieschutzvermutung, was besagt, dass Zeitreisen unmöglich sein sollten. Diese Vermutung bleibt jedoch bisher unbewiesen. Außerdem wäre das Universum ein viel interessanterer Ort, wenn wir, anstatt Zeitreisen aufgrund von Paradoxien zu eliminieren, einfach die Paradoxien selbst eliminieren könnten.
Ein Versuch, Zeitreise-Paradoxien aufzulösen, ist der des theoretischen Physikers Igor Dmitriyevich Novikov Selbstkonsistenzvermutung, was im Wesentlichen besagt, dass Sie in die Vergangenheit reisen können, aber Sie können sie nicht ändern.
Laut Novikov würde ich, wenn ich vor fünf Minuten versuchen würde, meine Zeitmaschine zu zerstören, feststellen, dass dies unmöglich ist. Die Gesetze der Physik würden sich irgendwie verschwören, um die Konsistenz zu wahren.
Einführung mehrerer Geschichten
Aber was bringt es, in die Vergangenheit zu reisen, wenn man die Vergangenheit nicht ändern kann? Meine jüngste Arbeit, zusammen mit meinen Studenten Jacob Hauser und Jared Wogan, zeigt, dass es Zeitreise-Paradoxien gibt, die Novikovs Vermutung nicht auflösen kann. Das führt uns zurück zuQuadrat eins, denn wenn auch nur ein Paradoxon nicht beseitigt werden kann, bleiben Zeitreisen logischerweise unmöglich.
Also, ist das der letzte Nagel im Sarg der Zeitreise? Nicht ganz. Wir haben das unter Berücksichtigung von mehrere Historien oder gebräuchlicher ausgedrückt, parallele Zeitlinien kann die Paradoxe auflösen, die Novikovs Vermutung nicht lösen kann. Tatsächlich kann sie jedes Paradoxon auflösen, das Sie darauf werfen.
Die Idee ist sehr einfach. Wenn ich die Zeitmaschine verlasse, gehe ich in eine andere Zeitlinie. In dieser Zeitlinie kann ich tun, was ich will, einschließlich der Zerstörung der Zeitmaschine, ohne etwas in der ursprünglichen Zeitlinie zu ändern, aus der ich kam.Da ich die Zeitmaschine in der ursprünglichen Zeitlinie nicht zerstören kann, mit der ich tatsächlich in die Vergangenheit gereist bin, gibt es kein Paradoxon.
Nachdem ich in den letzten drei Jahren an Zeitreise-Paradoxien gearbeitet habe Ich bin zunehmend davon überzeugt, dass Zeitreisen möglich sein könnten, aber nur, wenn unser Universum die Koexistenz mehrerer Geschichten zulassen kann. Also, kann es das?
Die Quantenmechanik scheint dies sicherlich zu implizieren, zumindest wenn Sie Everett's abonnieren „Viele-Welten“-Interpretation, wobei eine Historie in mehrere Historien „aufgeteilt“ werden kann, eine für jedes mögliche Messergebnis – zum Beispiel, ob Schrödingers Katze lebendig oder tot ist, oder ob ich in der Vergangenheit angekommen bin oder nicht.
Aber das sind nur Spekulationen. Meine Studenten und ich arbeiten derzeit daran, eine konkrete Theorie für Zeitreisen mit mehreren Geschichten zu finden, die vollständig mit der Allgemeinen Relativitätstheorie kompatibel sind. Selbst wenn wir es schaffen würden, eine solche Theorie zu finden, wäre dies natürlich nicht der Fallausreichen, um zu beweisen, dass Zeitreisen möglich sind, aber es würde zumindest bedeuten, dass Zeitreisen nicht durch Konsistenzparadoxien ausgeschlossen sind.
Zeitreisen und parallele Zeitlinien gehen in der Science-Fiction fast immer Hand in Hand, aber jetzt haben wir den Beweis, dass sie auch in der realen Wissenschaft Hand in Hand gehen müssen. Die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik sagen uns, dass Zeitreisen möglich sindmöglich sein, aber wenn ja, dann müssen auch mehrere Historien möglich sein.
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