Časovno potovanje že stoletja burka domišljijo znanstvenikov in ljubiteljev znanstvene fantastike. Osrednji “paradoks dedka” je pri tem najpogosteje naveden razlog, zakaj naj bi bilo potovanje v preteklost nemogoče: če bi potnik v času ubil svojega dedka, bi s tem preprečil lasten rojstni dan in bi nikoli ne obstajal. A nova študija Lorenza Gavassina z Univerze Vanderbilt, objavljena v reviji Classical and Quantum Gravity (12. decembra 2024), odpira drzno idejo, da lahko kvantna mehanika, združena s splošno teorijo relativnosti in termodinamiko, ponudi elegantno rešitev za to težavo.
Skrivnost “zaprte časovne zanke”
Osnova za idejo so tako imenovane zaprte časovne zanke (ang. closed timelike curves), ki jih napoveduje Einsteinova splošna teorija relativnosti. Ta teorija, izpopolnjena že leta 1915, je pretresla naše dojemanje vesolja, saj dokazuje, da prostor-čas ni tog, ampak se lahko ukrivlja in zvija. V določenih izjemnih razmerah — na primer v bližini masivnih vrtečih se teles, kot so črne luknje — se te ukrivljenosti lahko zaprejo same vase in ustvarijo “časovno zanko”. V teoriji bi se torej v takšnem okolju dalo “skočiti” nekaj trenutkov v preteklost.
Gavassino pojasnjuje, da si je včasih znanstvena skupnost predstavljala celo vrteče se vesolje, ki bi lahko povzročilo zanka v prostoru-času. Današnje meritve kažejo, da se naš univerzum v tej meri ne vrti, a pojavi, ki spremljajo rotirajoče črne luknje, vseeno nakazujejo možnost nenavadnih časovnih učinkov.
Kvantna mehanika in termodinamika: ključ do rešitve paradoksa
Zakaj je “paradoks dedka” sploh tako velik izziv? Delno zato, ker ruši temeljno načelo termodinamike, znano kot drugi zakon, ki narekuje vedno večjo entropijo oziroma naraščajočo mero nereda v sistemu. Entropija je tesno povezana s smerjo časa: starejši postajamo, ker se v našem telesu kopičijo nepopravljive spremembe, in dogodke si zapomnimo le iz preteklosti.
Prav to vlogo entropije so v svoji raziskavi podrobno preučili Gavassino in nekateri drugi teoretiki. V zaprti časovni zanki bi lahko kvantna naključna nihanja dejansko “obrnila” entropijo. Rezultat? Procesi, ki se običajno zdijo nepreklicni — na primer staranje ali pomnenje preteklosti — bi se lahko delno izničili. Tovrstno branje in pisanje spominov ter fizičnih stanj bi lahko začasno razveljavilo na videz neizbežne posledice potovanja v preteklost.
Gavassino se pri tem opira tudi na ideje fizika Carla Rovellija in na tako imenovano načelo samodoslednosti. To načelo predvideva, da se dogodki v vesolju ne morejo razviti na način, ki bi ustvaril notranja protislovja. Namesto da bi potnik v času “v popolnosti” spremenil preteklost (in s tem izničil svojo prihodnost), naj bi kvantni pojavi in termodinamični učinki potek preteklosti sproti “popravljali”. Na ta način se vzpostavi logična celovitost zgodovine, ne glede na to, kaj se zgodi v zanki.
Skrivnost ostaja: bo narava zaščitila linearni čas?
Vprašanje, ali zaprte časovne zanke zares obstajajo, še vedno ni dokončno razrešeno. Leta 1992 je Stephen Hawking postavil t. i. kronološko zaščitno domnevo, ki pravi, da zakoni fizike preprečujejo dejanske skoke nazaj v času. Kljub temu Gavassinov prispevek prinaša nove vpoglede v obnašanje kvantnih delcev in termodinamičnih procesov, če bi do takšnih skokov prišlo.
Če se izkaže, da časovno potovanje ni izvedljivo, so te teorije še vedno dragocene: s preučevanjem mejnih pogojev za obstoj zaprte časovne zanke bolje razumemo, kako entropija deluje v izjemnih situacijah in kakšne skrivnosti se skrivajo v kvantni ravni našega sveta. Kot pravi Gavassino: “Razumevanje entropije na časovni zanki nas sili v razmislek o tem, kaj daje času njegovo ‘puščico’ in kako to vpliva na našo izkušnjo vesolja.”
Ravno iz teh razlogov je Gavassinova študija v zadnjih tednih vzbudila veliko zanimanja v znanstveni skupnosti — ne zato, ker bi obljubljala bližnjo izdelavo časovnega stroja, ampak zato, ker nas spodbuja k premisleku o enem najgloblje zakoreninjenih fizikalnih načel: o tem, v katero smer teče čas in zakaj se zdi, da se nikoli ne ustavi niti ne obrne nazaj.