فرمول ریاضی جدید پارادوکس سفر در زمان را خنثی کرد

فیزیکدانان دانشگاه کوئینزلند با ارائه یک مدل ریاضی انقلابی، اعلام کرده‌اند که سفر در زمان نه‌تنها از نظر تئوری ممکن است، بلکه برخلاف باور رایج، نیازی به ترس از پارادوکس‌های کشنده‌ای مانند «پارادوکس پدربزرگ» ندارد.

کد خبر: ۲۱۵۳۷۵۰

۰۷ مرداد ۱۴۰۵

به گزارش اقتصادآنلاین به نقل از فرارو، پژوهشگران با ارائه یک مدل ریاضی جدید می‌گویند سفر در زمان از نظر تئوری می‌تواند بدون ایجاد پارادوکس امکان‌پذیر باشد، اما گذشته به گونه‌ای خود را تنظیم می‌کند که مانع تغییر رویداد‌های اصلی تاریخ شود.

ایده سفر در زمان سال‌هاست که در داستان‌های علمی-تخیلی و مباحث فیزیک نظری مطرح است؛ اکنون پژوهشی جدید ادعا می‌کند نوعی از سفر در زمان از نظر ریاضی امکان‌پذیر است؛ هرچند نتیجه آن احتمالاً با تصورات رایج تفاوت زیادی خواهد داشت.

آیا سفر در زمان واقعاً ممکن است؟ این پرسش دهه‌ها ذهن دانشمندان، نویسندگان داستان‌های علمی‌تخیلی و علاقه‌مندان به فیزیک را به خود مشغول کرده است. اگرچه تاکنون هیچ فناوری عملی برای بازگشت به گذشته وجود ندارد، اما پژوهشی تازه نشان می‌دهد دست‌کم از دیدگاه ریاضی و فیزیک نظری، نوع خاصی از سفر در زمان ممکن است بدون آنکه به پارادوکس‌های منطقی منجر شود.

این مطالعه توسط ژرمن توبار و فابیو کاستا از دانشگاه کوئینزلند استرالیا انجام شده است. پژوهشگران در مقاله خود با عنوان «پویایی‌های برگشت‌پذیر با منحنی‌های زمانی بسته و آزادی انتخاب» تلاش کرده‌اند یکی از بزرگ‌ترین مشکلات نظری سفر در زمان، یعنی پارادوکس‌های منطقی، را با استفاده از یک مدل ریاضی برطرف کنند.

مشکل همیشگی سفر در زمان؛ پارادوکس‌ها

یکی از مهم‌ترین دلایلی که بسیاری از فیزیک‌دانان درباره امکان سفر به گذشته تردید دارند، وجود پارادوکس‌هایی است که در صورت تغییر گذشته ایجاد می‌شوند. شناخته‌شده‌ترین نمونه، «پارادوکس پدربزرگ» است؛ فرض کنید فردی به گذشته سفر کند و مانع تولد یکی از اجداد خود شود.

در این صورت، خودش هرگز متولد نخواهد شد و بنابراین نمی‌تواند به گذشته سفر کند. این تناقض منطقی، سال‌ها به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین موانع نظری سفر در زمان مطرح بوده است. توبار و کاستا معتقدند مدل ریاضی آنها راهی برای حل این مشکل ارائه می‌دهد.

پایه اصلی این پژوهش بر مفهومی به نام «منحنی زمانی بسته» (Closed Time-like Curves یا CTC) استوار است. این ایده نخستین بار از نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین الهام گرفت. بر اساس این مفهوم، در برخی شرایط خاص فضا-زمان می‌تواند به شکلی خم شود که مسیر حرکت یک جسم دوباره به گذشته خودش بازگردد؛ یعنی فرد یا جسم در نهایت به نقطه‌ای از گذشته برسد.

پژوهشگران در مدل خود نشان می‌دهند اگر تنها دو بخش کلیدی از یک رویداد همچنان در چارچوب رابطه علت و معلولی حفظ شوند، سایر جزئیات می‌توانند تغییر کنند، بدون آنکه تناقضی در قوانین فیزیک ایجاد شود. به بیان ساده، انسان در چنین سناریویی تا حدی آزادی عمل دارد، اما این آزادی هرگز به تغییر رویداد‌های اساسی تاریخ منجر نخواهد شد.

برای توضیح این ایده، فابیو کاستا از مثالی استفاده کرده است که به همه‌گیری کووید-۱۹ مربوط می‌شود. فرض کنید فردی به گذشته سفر کند تا از آلوده شدن نخستین بیمار مبتلا به ویروس کرونا جلوگیری کند و به این ترتیب مانع آغاز همه‌گیری شود. در نگاه اول، اگر این مأموریت موفق باشد، دیگر همه‌گیری‌ای رخ نمی‌دهد و در نتیجه دلیلی هم برای سفر به گذشته وجود نخواهد داشت. همین موضوع همان پارادوکس معروف را ایجاد می‌کند.

اما مدل ریاضی جدید نتیجه متفاوتی را پیش‌بینی می‌کند. بر اساس این نظریه، هر اقدامی که فرد انجام دهد، در نهایت به شکلی دیگر همان نتیجه اصلی را حفظ خواهد کرد. ژرمن توبار توضیح می‌دهد در مثال کرونا، ممکن است فردی که برای جلوگیری از ابتلای نخستین بیمار به گذشته رفته، خودش به ویروس آلوده شود و در عمل همان «اولین بیمار» شود.

اگر این اتفاق هم رخ ندهد، احتمال دارد شخص دیگری جای او را بگیرد و زنجیره انتقال بیماری همچنان آغاز شود. به گفته او، هر تلاشی برای ایجاد یک تناقض منطقی، باعث می‌شود رویداد‌ها به طور طبیعی خود را دوباره تنظیم کنند تا ناسازگاری به وجود نیاید. به عبارت دیگر، شما شاید بتوانید در گذشته حضور داشته باشید و حتی در برخی جزئیات دخالت کنید، اما قادر نخواهید بود نتیجه نهایی رویداد‌های مهم را تغییر دهید.

بسیاری از مردم هنگام صحبت درباره سفر در زمان به «اثر پروانه‌ای» فکر می‌کنند؛ این ایده که یک تغییر بسیار کوچک در گذشته می‌تواند پیامد‌های عظیمی در آینده ایجاد کند. اما این مدل جدید بیشتر به داستان مشهور «پنجه میمون» شباهت دارد؛ داستانی که در آن آرزو‌های انسان برآورده می‌شوند، اما نه به شکلی که انتظار دارد.

در واقع، شما ممکن است موفق شوید کاری را که برای آن به گذشته سفر کرده‌اید انجام دهید، اما نتیجه نهایی همچنان همان خواهد بود و جهان راه دیگری برای حفظ مسیر تاریخ پیدا می‌کند. به همین دلیل، اگر روزی سفر در زمان امکان‌پذیر شود، شاید بزرگ‌ترین شگفتی آن این باشد که گذشته بسیار مقاوم‌تر از چیزی است که تصور می‌کنیم.

هرچند این نتیجه ممکن است برای کسی که قصد دارد از وقوع جنگ‌ها، ترور‌ها یا همه‌گیری‌های بزرگ جلوگیری کند ناامیدکننده باشد، اما از دیدگاه فیزیک نظری اهمیت زیادی دارد. اگر پارادوکس‌های منطقی قابل حل باشند، یکی از بزرگ‌ترین موانع نظری سفر در زمان نیز برطرف خواهد شد. به گفته پژوهشگران، مدل آنها با برخی نتایج به‌دست‌آمده در فیزیک کوانتومی نیز همخوانی دارد و با رفتار برخی مدل‌های ریاضی، از جمله «حرکت تصادفی» در یک و دو بعد، سازگار است.

این هم‌خوانی نشان می‌دهد دست‌کم از منظر ریاضی، وجود منحنی‌های زمانی بسته الزاماً به تناقض‌های غیرقابل حل منجر نمی‌شود.

آیا این یعنی سفر در زمان به‌زودی ممکن می‌شود؟

پاسخ کوتاه منفی است. این پژوهش تنها یک مطالعه نظری و ریاضی است و به هیچ وجه به معنای ساخت ماشین زمان یا اثبات عملی امکان سفر به گذشته نیست. دانشمندان هنوز نمی‌دانند آیا منحنی‌های زمانی بسته واقعاً در جهان وجود دارند یا خیر و اگر وجود داشته باشند، آیا انسان هرگز خواهد توانست از آنها استفاده کند یا نه.

با این حال، این تحقیق نشان می‌دهد اگر روزی فناوری لازم برای سفر در زمان توسعه پیدا کند، شاید نگرانی درباره نابودی جهان به دلیل تغییر گذشته چندان موجه نباشد؛ زیرا طبق این مدل، قوانین طبیعت اجازه نخواهند داد رویداد‌های بنیادی به شکلی تغییر کنند که تناقضی در تاریخ یا ساختار جهان ایجاد شود.

در نهایت، این پژوهش بیش از آنکه نویدبخش ساخت ماشین زمان باشد، درک دانشمندان از ماهیت زمان، رابطه علت و معلول و ساختار جهان را گسترش می‌دهد. هرچند سفر در زمان همچنان در قلمرو نظریه‌های فیزیک و داستان‌های علمی‌تخیلی قرار دارد، اما چنین مطالعاتی نشان می‌دهد برخی از ایده‌هایی که زمانی صرفاً تخیل به نظر می‌رسیدند، اکنون به موضوعی جدی برای بررسی‌های علمی و ریاضی تبدیل شده‌اند.