Путешествия во времени без эффекта бабочки: почему новая модель удивляет даже тех, кто верил в обратное

Фантастика изобилует историями о путешественниках, меняющих прошлое одним неверным шагом: спасают предка, роняют чашку, случайно наступают на бабочку — и рушатся целые миры. На этом базируются наиболее известные временные парадоксы, и именно они десятилетиями считались главным аргументом против возможности перемещения назад во времени.

Фото: commons.wikimedia.org by Ото Годфри и Джастин Мортон, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/

DeLorean - машина времени

Однако новая рецензируемая работа, опубликованная в журнале Classical and Quantum Gravity, делает смелый вывод: в рамках определённых моделей физики путешествия во времени могут быть детерминированными, логически согласованными и не приводящими к противоречиям. Иными словами, математически парадоксы можно устранить — если правильно понимать, как устроены временные петли.

Исследование, которое возвращает к жизни одну из старейших научных идей

Автор работы, Жермен Тобар, вместе с соавтором Фабио Костой в период работы в университете Квинсленда исследовал свойства так называемых замкнутых времениподобных кривых (ЗВК) — концепции, появившейся ещё у Альберта Эйнштейна в рамках общей теории относительности.

Замкнутая времениподобная кривая — это траектория в пространстве-времени, по которой объект может вернуться в свою собственную временную точку, совершая путешествие в прошлое. Проблема таких кривых — в нарушении причинности: если человек вернётся назад и изменит прошлое, каким образом сохранится сам факт его путешествия?

Именно здесь традиционно возникает знаменитый "парадокс дедушки" и множество его вариаций.

Тобар и Коста утверждают, что нашли математическое решение, позволяющее существовать таким траекториям без возникновения логических противоречий.

Как работает модель: детерминизм + локальная свобода выбора

Авторы показали, что в рамках их модели достаточно, чтобы хотя бы две части сценария оставались причинно- согласованными, а всё остальное пространство событий сохраняло локальную свободу.

В статье сказано: "Наши результаты показывают, что CTC не только совместимы с детерминизмом и локальным "свободным выбором” операций, но и с широким спектром разнообразных сценариев и динамических процессов".

Другими словами, путешественник обладает свободой действий, но мир реагирует так, чтобы предотвратить парадокс. В итоге создаётся особая форма детерминизма: события адаптируются под действия человека так, чтобы сохранить причинность.

Парадокс нулевого пациента: объяснение на простом примере

Коста приводит понятную аналогию: "Допустим, вы отправились в прошлое, чтобы не допустить заражения нулевого пациента COVID-19. Однако если вы предотвратите заражение этого человека, у вас не будет стимула возвращаться в прошлое и останавливать пандемию. Это парадокс… Это означало бы, что вы можете путешествовать во времени, но не можете делать ничего, что могло бы привести к парадоксу".

То есть в рамках классического подхода любое действие, меняющее историю, разрушает саму возможность путешествия.

Но новая модель допускает иную развязку: события корректируются таким образом, чтобы исход остался неизменным — даже если действия путешественника изменились.

Почему "эффект бабочки" не работает так, как мы привыкли

В массовой культуре даже малейшее воздействие на прошлое может вызвать катастрофические последствия в будущем. Но с точки зрения модели Тобара и Косты всё устроено иначе: мир не ломается от случайных действий — он перенастраивается.

Исследователи отмечают, что это больше напоминает не "эффект бабочки", а притчу о "лапке обезьяны" из одноимённого рассказа английского писателя Уильяма Уаймарка Джейкобса — желания могут исполниться, но последствия окажутся совсем не теми, на которые рассчитывал путешественник.

Вкратце напомним сюжет страшилки. К мистеру Уайту зашёл в гости старый друг, сержант-майор Моррис, служивший в Индии. За ужином он рассказал о мумифицированной обезьяньей лапе, на которую факир наложил заклинание: она может исполнить три желания своего владельца. Но за вмешательство в судьбу придётся заплатить страшную цену.

Однако мистер Уайт по шутливому предложению сына загадал получить 200 фунтов стерлингов, чтобы окончательно выплатить ипотеку за дом.

На следующий день юноша ушёл на работу, а вечером в дом Уайтов пришёл представитель фабрики и сообщил, что Герберт погиб в ужасной аварии, изуродовавшей его тело. Фабрика выплатила семье компенсацию — ровно 200 фунтов.

Спустя неделю после похорон миссис Уайт потребовала от мужа загадать второе желание — вернуть сына к жизни. Глубокой ночью в дверь дома постучали. Пока миссис Уайт пыталась справиться с замками, её муж представил себе, что за монстр явился к ним, загадал последнее желание. Стук прекратился. На пороге никого не было.

Действительность словно подстраивает события, удерживая их в пределах причинно-допустимой траектории.

Как описывается эта идея в математике

Хотя работа изобилует сложными формулами, суть можно свести к нескольким принципам:

1. Система допускает существование ЗВК, если её динамика обратима.
2. Любая попытка изменить прошлое компенсируется другими событиями, чтобы итоговый результат сохранялся.
3. Свобода выбора сохраняется, но последствия ограничены необходимостью непротиворечивости.

В решении Тобара и Косты большое значение имеет квантовое описание элементов системы: они рассматривают, что происходит с кубитом, который перемещается по замкнутой траектории во времени. Результат удивителен: состояние настоящего не меняется после прохождения кубита через временную петлю.

То есть даже если квантовый объект взаимодействует с собственным прошлым, мир остаётся причинно- согласованным.

Что, по мнению авторов, произойдёт, если вы попытаетесь изменить ключевое событие

Тобар поясняет: "В примере с нулевым пациентом, заразившимся коронавирусом, вы могли бы попытаться предотвратить заражение нулевого пациента, но в этом случае вы бы сами заразились и стали нулевым пациентом, или это сделал бы кто-то другой. Что бы вы ни делали, ключевые события будут происходить вокруг вас. Как бы вы ни старались создать парадокс, события всегда будут подстраиваться, чтобы избежать противоречий".

Иначе говоря, если человек попытается "сломать" историю, история "сломает" его попытку — мягко, математически строго и неизменно.

Как новая теория согласуется с известными квантовыми моделями

Этот подход хорошо сопрягается с:

• квантовыми исследованиями института Лос-Аламоса;
• теорией случайного блуждания в одномерных и двумерных системах;
• ранними моделями квантовой причинности.

Все эти результаты указывали на то, что квантовые системы обладают удивительной способностью избегать противоречий — даже когда взаимодействуют с собственным прошлым.

Работа Тобара и Косты лишь укрепляет эту картину, предлагая математическую формализацию, совместимую как с общей теорией относительности, так и с квантовой механикой.

Что это означает для будущих путешественников во времени

С точки зрения авторов, если человечество когда-нибудь найдёт технологию, позволяющую реально перемещаться в прошлое, такие путешествия:

• не разрушат мир;
• не изменят глобальную историю;
• позволят экспериментировать без риска создать парадокс.

Но — и это важно — результат может оказаться крайне неожиданным. Мир "подстроится", чтобы сохранить причинность, и итог может быть хуже исходного варианта. Именно поэтому исследователи намекают: хоть вы и не уничтожите будущее, вы можете очень разочароваться в том, что увидите, вернувшись обратно.

Почему это открытие важно, даже если машина времени никогда не будет создана

Предложенная модель не является руководством по созданию устройства для перемещения во времени. Однако она решает фундаментальное противоречие, мешавшее физикам согласовать:

• теорию относительности;
• квантовую механику;
• и возможность временных петель.

Парадоксы времени всегда служили препятствием. Теперь они математически устранимы — по крайней мере, в рамках определённого класса моделей.

Исследование показывает: Вселенной вовсе не обязательно запрещать путешествия во времени ради поддержания логики. Она может "исправлять" траектории, сохраняя события непротиворечивыми.

Можно ли теперь считать путешествия во времени доказанно возможными?

Нет. Исследование подтверждает лишь теоретическую возможность определённого типа временных петель, не нарушающих математику физики.

Это не означает:

• что такие петли существуют в природе;
• что их можно создать технологически;
• или что человек когда-либо сможет совершить такое путешествие.

Но теперь физика располагает моделью, позволяющей говорить о путешествиях во времени как о более последовательной теоретической конструкции.

Итог: вы можете путешествовать по времени — но не можете изменить судьбу

Работа Тобара и Косты возвращает дискуссию о путешествиях во времени в научное поле. Она утверждает: нарушить причинность невозможно, но перемещаться во времени — возможно. Просто итог всегда будет согласован с тем, что должно произойти.

Если вы однажды попадёте в прошлое, мир не рухнет — он просто перепишет сценарий так, чтобы причинность сохранилась. И вам не обязательно понравится новая версия событий.