Замкнутая времениподобная кривая

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

За́мкнутая времениподо́бная ли́ния или за́мкнутая времениподо́бная крива́я (англ. closed timelike curve, CTC[1]) в математической физике — времениподо́бная кривая на Лоренцевом многообразии, возвращающаяся в исходную пространственно-временную точку, то есть замкнутая мировая линия частицы в пространстве-времени[2]. Существование таких линий в рамках общей теории относительности было впервые вынесено на широкое обсуждение Куртом Гёделем в 1949 году на основании полученного им точного решения уравнений Эйнштейна, известного как метрика Гёделя, хотя первое решение такого типа было получено ранее, в 1937 году Виллемом Ван Стокумом. Подобные кривые возникают и в других решениях, таких как «цилиндр Типлера» и «проходимая кротовая нора». Существование замкнутых времениподобных кривых позволяет путешествия во времени со всеми связанными с ними парадоксами.

Часть физиков предполагает, что будущая теория квантовой гравитации наложит запрет на существование замкнутых времениподобных линий. Эту идею Стивен Хокинг назвал гипотезой о защищённости хронологии (англ. chronology protection conjecture). Другие учёные выдвинули модель, называемую хронологической цензурой (англ. chronological censorship), согласно которой любая замкнутая времениподобная кривая в заданном пространстве-времени должна проходить через горизонт событий. В этом случае для наблюдателя, находящегося вне горизонта событий, нарушения принципа причинности не происходит[3].

Общая теория относительности[править | править код]

Помимо метрики Гёделя, замкнутые времениподобные кривые присутствуют в некоторых других известных пространствах-временах:

Эксперимент с метаматериалами[править | править код]

В 2011 году Игорь Смолянинов и Ю Джу Хун из Мэрилендского университета с помощью лучей света, проходящих внутри метаматериала, моделировали движение массивной частицы в (2+1) пространстве Минковского (воспользовавшись сходностью математических аппаратов, описывающих эти явления)[7]. Хотя основной целью было изучение механизмов Большого взрыва, учёные также попытались сконструировать метаматериал, моделирующий замкнутые времениподобные линии. Ими были обнаружены внутренние ограничения, накладываемые на движение частиц, запрещающие одновременное движение вдоль времениподобной размерности и по кругу в пространстве[8]. Если их модель переносима на наблюдаемую Вселенную, то она показывает невозможность существования замкнутых времениподобных линий.

Времениподобные вычисления[править | править код]

Времениподобные вычисления — это вычисления на квантовом (реже, классическом) компьютере, имеющем доступ к замкнутой времениподобной кривой и, следовательно, способном посылать результат вычислений в собственное прошлое. Идея таких вычислений предложена Хансом Моравеком в 1991 году. В отличие от многих схем реализации машины времени, такая времяпетлевая логика не противоречит принципу самосогласованности Новикова[9][10].

Примечания[править | править код]

  1. Принцип определенности: Вдоль временеподобных линий Криволинейные траектории в пространстве-времени нарушают принцип неопределенности Гейзенберга.
  2. Леонид Попов. Квантовая машина времени разрешает парадокс убийства дедушки. MEMBRANA (22 июля 2010). Дата обращения: 6 марта 2011. Архивировано 23 июля 2012 года.
  3. Monroe H. Are Causality Violations Undesirable? (англ.) // Foundations of Physics / Gerard 't HooftSpringer Science+Business Media, 2008. — Vol. 38, Iss. 11. — P. 1065—1069. — ISSN 0015-9018; 1572-9516doi:10.1007/S10701-008-9254-9arXiv:gr-qc/0609054
  4. Синг Дж. Л. Общая теория относительности. — М.: ИЛ, 1963. — С. 228.
  5. Tippett B. K., Tsang D. Traversable acausal retrograde domains in spacetime (англ.) // Classical and Quantum Gravity / C. M. WillIOP Publishing, 2017. — Vol. 34, Iss. 9. — P. 095006. — ISSN 0264-9381; 1361-6382doi:10.1088/1361-6382/AA6549arXiv:1310.7985
  6. Ученые создали математическую модель машины времени (рус.). Дата обращения 22 июня 2017.
  7. Плащ-невидимка помог сымитировать Большой взрыв. CNews R&D (13 апреля 2011). Дата обращения: 3 мая 2011.
  8. Smolyaninov I. I., Hung Y. Modeling of time with metamaterials (англ.) // Optical Society of America. Journal B: Optical Physics — 2011. — Vol. 28, Iss. 7. — P. 1591. — ISSN 0740-3224; 1520-8540doi:10.1364/JOSAB.28.001591arXiv:1104.0561
  9. D D., Deutsch D. Quantum mechanics near closed timelike lines (англ.) // Phys. Rev. D / American Physical SocietyAmerican Physical Society, 1991. — Vol. 44, Iss. 10. — P. 3197—3217. — ISSN 1550-7998; 1550-2368; 0556-2821; 1089-4918; 2470-0010doi:10.1103/PHYSREVD.44.3197PMID:10013776
  10. Aaronson S., Watrous J. Closed timelike curves make quantum and classical computing equivalent (англ.) // Proc. R. Soc. ARoyal Society, 2009. — Vol. 465, Iss. 2102. — P. 631—647. — ISSN 1364-5021; 0962-8444; 1471-2946doi:10.1098/RSPA.2008.0350arXiv:0808.2669