Временной парадокс с точки зрения квантовой физики

Встретила сейчас статью про временной на парадокс, подумала, что это интересно. Статья не моя, просто репост. 

Физик Лоренцо Гавассино решил проблему самосогласованности систем на замкнутых времениподобных кривых при помощи квантово-механических принципов. Для этого он использовал дискретизацию энергетических уровней и термодинамическое поведение системы, показывая, что к концу цикла система автоматически возвращается в исходное состояние, стирая любые потенциальные временные парадоксы. Работа опубликована в журнале Classical and Quantum Gravity. 

Замкнутые времениподобные кривые — это гипотетические траектории в пространстве-времени, которые возвращаются в свою исходную точку, создавая теоретическую возможность путешествий во времени. Эта концепция тесно связана с релятивистской физикой и космологией, но долгое время оставалась спорной из-за потенциальных парадоксов, самый известный из которых, пожалуй, это парадокс убитого дедушки. Парадокс возникает в случае, если гипотетический путешественник во времени отправляется в прошлое и каким-либо образом предотвращает свое рождение, что, в свою очередь, должно помешать ему в будущем отправиться в прошлое (подробнее об этом можно почитать в материале «Убить дедушку и выжить»). До недавнего времени не существовало строгого квантово-механического объяснения, как системы на замкнутых времениподобных кривых могут быть самосогласованными, хотя ученые уже предлагали различные решения возникающих парадоксов. Однако последовательного решения, объединяющего квантово-механические принципы и термодинамику замкнутой системы, движущейся по замкнутой времениподобной кривой, до сих пор не существовало. 

Физик Лоренцо Гавассино (Lorenzo Gavassino) из Университета Вандербильта изучил аналитически поведение конечных и замкнутых квантовых систем на замкнутых времениподобных кривых в пространстве-времени Гёделя. Используя теорему Вигнера и квантовую механическую интерпретацию унитарных преобразований, он показал, что энергетические уровни замкнутой системы (например, космического корабля) подвергаются спонтанной дискретизации из-за необходимости времени вернуться в исходную точку на замкнутой времениподобной кривой. Кроме того, ученый рассмотрел, как энтропия системы меняется в процессе движения вдоль такой кривой. Он показал, что на определенном участке кривой энтропия достигает максимума, после чего неизбежно снижается вплоть до возвращения системы в исходное состояние из-за необходимости самосогласованности системы при возвращении в исходную точку на замкнутой кривой. По словам физика, это согласуется с теоремой Пуанкаре о возврате, согласно которой в конечных гамильтоновых системах любое начальное состояние через достаточно большое время должно снова повториться. 

В результате ученый пришел к выводу, что при прохождении замкнутой времениподобной кривой вся система возвращается к своему исходному состоянию, что делает невозможными ситуации, в которых могут возникать логические противоречия. Например, из-за того что все состояние системы должно оказаться идентично начальному при возвращении в исходную точку на замкнутой кривой, воспоминания наблюдателя внутри космического корабля, которые описываются физической структурой состоящей из атомов и электрохимических процессов в мозге, будут стираться. 

В контексте парадокса убитого дедушки это приводит к ключевому выводу: в замкнутой конечной системе с унитарной эволюцией невозможно создать ситуацию, в которой изменения в прошлом приведут к противоречиям, таким как предотвращение собственного рождения. Согласно результатам Гавассино, память и события внутри замкнутой кривой вернутся в начальное состояние, что исключает возможность возникновения ретроактивных парадоксов.