Zeitreisen sind eines der faszinierendsten Fantasy-Konzepte. Es wirft jedoch viele Fragen auf - sowohl für Physiker als auch für Philosophen - und kann auch zu verschiedenen Paradoxien führen. Das "ermordete Großvater-Paradoxon" ist eines davon.
Das Konzept der Zeitreise wird in der Literatur und im Kino unabhängig vom Genre in vollem Gange verwendet. Im Zentrum all dieser Geschichten stehen oft die Veränderungen, die der Reisende an den Ereignissen der Vergangenheit vorgenommen hat und die in Zukunft zu echten Katastrophen führen. Es lohnt sich, sich zumindest an die Geschichte von Ray Bradbury "And Thunder Rocked" zu erinnern.
Dieses Dilemma, auch bekannt als das Paradoxon des ermordeten Großvaters, stellt den Hauptgrund der Physiker und Philosophen gegen Zeitreisen dar: eine mögliche Verletzung der Kausalität. Und während Zeitreisen noch Spekulationen sind, werden die wahrscheinlichen Folgen eines Verstoßes gegen die Kausalität und wie die Natur sie verhindern könnte, unter Wissenschaftlern wie Stephen Hawking und Kip Thorne heiß diskutiert.
Was ist das "Paradoxon des ermordeten Großvaters"?
Das Paradoxon des ermordeten Großvaters stellt eine hypothetische Situation dar, in der ein Zeitreisender in die Vergangenheit reist und etwas tut, das ihn niemals existieren lässt (normalerweise wird der Unfalltod des Großvaters des Reisenden in Betracht gezogen) oder ein Ereignis, das seine Reise unmöglich macht … Das Paradoxon beruht auf der Tatsache, dass diese Person nie geboren wurde. Und da er nie existierte, wie konnte er in die Vergangenheit reisen und Großvater töten? Die Idee der Zeitreise führt also zu einer möglichen Verletzung der Kausalität - der Regel, dass eine Ursache immer einer Wirkung vorausgeht.
Nach der Speziellen Relativitätstheorie geht die Vergangenheit (Ursache) immer der Zukunft (Wirkung) voraus / Helen Klus.
Stellen wir uns ein Szenario vor, in dem ein talentierter junger Erfinder - nennen wir ihn Eugene - 2018 eine Zeitmaschine schafft. Da Eugene seinen Großvater nie gekannt hat, beschließt er, in die Vergangenheit zu reisen, um ihn zu treffen. Nach sorgfältiger Recherche findet er am 22. November 1960 um 15:43 Uhr genau heraus, wo sein Großvater - noch jung und ledig - war. Er steigt in die Zeitmaschine und beginnt seine Reise.
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Leider nimmt Zhenya alles wörtlich und als er herausfand, wo sein Großvater sein würde, ging er genau an diesen Ort. Er "landet" genau dort, wo sein Großvater in diesem Moment sein sollte … mit einem sehr vorhersehbaren Ergebnis. Nach einem kurzen DNA-Test stellt er fest, dass es wirklich der Vater seines Vaters war, steigt wieder ins Auto und wartet auf sein Verschwinden.
Was macht man als nächstes
Physiker und Philosophen haben verschiedene Lösungen für das Paradox vorgeschlagen. Das Novikov-Selbstkonsistenzprinzip, das in den 1970er Jahren vom russischen Physiker Igor Dmitrievich Novikov (Evolution des Universums, 1979) entwickelt wurde, schlägt vor, geodätische Linien zur Beschreibung der Zeitkrümmung zu verwenden (ungefähr wie die Krümmung des Raums in Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie beschrieben wird). Diese geschlossenen, zeitähnlichen Kurven unterbrechen keine Kausalzusammenhänge, die sich auf derselben Kurve befinden. Das Prinzip geht auch davon aus, dass Zeitreisen nur in Bereichen möglich sind, in denen diese geschlossenen Kurven vorhanden sind - beispielsweise bei Vorhandensein von Wurmlöchern, wie von Kip Thorne und Kollegen in ihrem 1988 erschienenen Artikel Wurmlöcher, Zeitmaschinen und der schwache Energiezustand (Wurmlöcher) beschrieben, Zeitmaschinen und der schwache Energiezustand). In diesem Fall wären die Ereignisse zyklisch und selbstkonsistent. Dies impliziert wiederum, dass Zeitreisende die Vergangenheit nicht ändern können - sei es durch physische Barrieren oder durch die mangelnde Fähigkeit, eine solche Wahl zu treffen. Egal wie sehr Eugene es versuchte, er hätte sein Auto zu diesem Zeitpunkt nicht landen können, selbst wenn er sich plötzlich entschlossen hätte, seinen Großvater zu töten.
Igor Dmitrievich Novikov / Fotoarchiv der GAISh MSU.
Diese Idee wurde später von den Caltech-Studenten Fernando Esheverria und Gunnar Klinghammer in Zusammenarbeit mit Kip Thorn erweitert. In ihrem Artikel präsentierten sie eine Billardkugel, die durch ein Wurmloch entlang einer Flugbahn in die Vergangenheit geworfen wurde, die ihn schließlich daran hindern würde, sie zu betreten. Sie argumentierten, dass die physikalischen Eigenschaften des Wurmlochs die Flugbahn des Balls so verändern würden, dass er sich nicht selbst stören könnte oder dass der Ball aufgrund tatsächlicher Störungen von außen nicht in das Wurmloch eindringen könnte.
Wenn Sie also Novikovs Theorie folgen, werden alle vom Zeitreisenden ergriffenen Maßnahmen zu vollendeten Tatsachen, und Beobachter können diese Ereignisse am Cauchy-Horizont nicht sehen.
Bei seiner Rückkehr ins Jahr 2018 entdeckt unser Evgeny, dass das Haus seiner Familie verschwunden ist, sowie andere Spuren seiner Existenz. Nachdem er von Caltech-Wissenschaftlern über Novikovs Theorie und Billardkugeln gelesen hat, verflucht er das Universum wegen Untätigkeit. Und in diesem Moment erkennt er, dass das Universum möglicherweise nicht eingegriffen hat, da dies einige Korrekturmaßnahmen erforderte. Er rennt zurück zur Zeitmaschine, um seine eigenen Handlungen zu ändern und seine Zukunft zu retten.
Esheverria und Klinkhammer Lösung / Wikipedia.
Novikovs Lösung mag etwas weit hergeholt aussehen, da sie definitiv viele Mechanismen erfordert, die der Physik noch unbekannt sind. Aus diesem Grund lehnt die Wissenschaft diese Lösung des „Paradoxons des ermordeten Großvaters“ab.
Könnte es eine wirtschaftlichere Lösung für das Paradoxon geben, die auf bereits bestehenden Aspekten der Physik aufbaut, die durch andere Theorien eingeführt wurden? Es stellt sich heraus, dass eine Hypothese wie die Vielweltinterpretation der Quantenmechanik dies liefern kann.
Die Vielweltinterpretation der Quantenmechanik eilt zur Rettung
Die Vielweltinterpretation der Quantenmechanik wurde von Hugh Everett III in den 1950er Jahren als Lösung für das Wellenfunktionskollaps-Problem vorgeschlagen, das in Youngs berühmtem Doppelspaltexperiment beobachtet wurde.
Beim Durchgang durch den Spalt kann ein Elektron durch eine Wellenfunktion mit einer endlichen Wahrscheinlichkeit beschrieben werden, entweder Spalt 1 oder Spalt 2 zu passieren. Wenn ein Elektron auf dem Bildschirm erscheint, sieht es aus wie eine verschwommene Welle. In anderen Fällen manifestiert es sich als Partikel. Dies wird als Wellenfunktionskollaps bezeichnet. Mit anderen Worten, die Welle scheint zu verschwinden und ein Teilchen bleibt an seiner Stelle. Dies ist wiederum ein Schlüsselfaktor für die Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik. Die Wissenschaftler verstanden jedoch nicht, warum die Wellenfunktion zusammenbrach.
Everett stellte eine andere Frage: Kollabiert die Wellenfunktion überhaupt?
Er stellte eine Situation vor, in der die Wellenfunktion exponentiell weiter wächst, ohne zusammenzubrechen. Infolgedessen erhält das gesamte Universum einen von zwei möglichen Zuständen: die "Welt", in der das Teilchen den Schlitz Nr. 1 durchlief, und die "Welt", in der das Teilchen den Schlitz Nr. 2 durchlief. Everett argumentierte, dass dieselbe "Teilung" der Zustände in auftritt Alle Quantenereignisse, von denen mehrere Ergebnisse in verschiedenen Welten in einem Überlagerungszustand existieren. Die Wellenfunktion scheint für uns zusammenzubrechen, da wir in einer dieser Welten leben, die nicht in der Lage sind, miteinander zu interagieren.
Diagramm der Teilung der Welten nach der Vielwelteninterpretation der Quantenmechanik / Wikipedia.
Als Eugene 1960 ankommt, ist das Universum geteilt. Er ist nicht mehr in der Welt, aus der er gekommen ist (sei es Welt Nr. 1). Stattdessen schuf und besetzte er eine neue Welt. Wenn er in die Zukunft reist, bewegt er sich mit der Chronologie dieser Welt. Er existierte nie darin und tötete tatsächlich nie seinen Großvater. Sein Großvater lebt weiterhin bei guter Gesundheit in Welt Nr. 1.
Zusammenfassen
Natürlich lässt keine der vorgeschlagenen Lösungen und Hypothesen Zeitreisen Wirklichkeit werden. Einsteins spezielle Relativitätstheorie und die Begrenzung der Geschwindigkeit eines Massenobjekts stellen diesbezüglich ernsthafte Hindernisse dar. Sie bieten jedoch interessante Lösungen für das Rätsel. Ironischerweise ergibt sich die plausibelste Lösung für das "Paradoxon des ermordeten Großvaters" aus einer einzigen physikalischen Hypothese, die noch fantastischere Geschichten hervorgebracht hat als viele andere Ideen und Hypothesen, die Wissenschaftler im letzten Jahrhundert aufgestellt haben.
Seltsamerweise kann die Interpretation vieler Welten auch ein anderes Rätsel beantworten, das mit Zeitreisen verbunden ist. Wenn eine solche Technologie jemals mehr als nur Fantasie sein wird, wo sind dann all die Zeitreisenden? Warum sind sie nicht zu uns gekommen, um uns von ihrer Entdeckung zu erzählen?
Die wahrscheinliche Antwort ist, dass wir in einer Urwelt leben, in der Zeitmaschinen geschaffen werden sollen. Und Erfinder und ihre Mitreisenden landen einfach in anderen Welten, die sie selbst erzeugen. Wenn dies wahr ist, wird die Erfindung der Zeitmaschine unsere Welt dazu führen, dass viele Physiker und Erfinder daraus verschwinden werden.
Vladimir Guillen
