Из статьи в Википедии кажется, что физики склонны рассматривать замкнутые времениподобные кривые как нежелательный атрибут решения уравнений поля Эйнштейна. Хокинг сформулировал гипотезу защиты хронологии , которая, как я понимаю, по существу означает, что мы ожидаем, что теория квантовой гравитации исключит замкнутые времениподобные кривые.
Я прекрасно понимаю, что существование замкнутых времениподобных кривых подразумевает, что путешествия во времени технически возможны, но этот аргумент в пользу того, что они не должны существовать, не кажется мне убедительным. Во-первых, если минимальная длина любой замкнутой времениподобной кривой достаточно велика, путешествие во времени было бы, по крайней мере, невозможным. Кроме того, это по существу философский аргумент, который основан, по крайней мере частично, на нашем желании сохранить причинность при изучении крупномасштабной структуры Вселенной.
До сих пор лучший аргумент, который я слышал против CTC, заключается в том, что 2-й закон термодинамики, похоже, не имеет осмысленной интерпретации в такой вселенной, но это не совсем убедительно. Хорошим ответом на этот вопрос была бы какая-то форма математической эвристики, показывающая, что в некоторых наивных способах объединения квантовой механики и гравитации CTC, по крайней мере, в некотором роде неправдоподобны. По сути, я пытаюсь найти какой-либо аргумент в пользу гипотезы Хокинга, который не является в основном философским. Я понимаю, что такого аргумента может и не быть (тем более, что реальной теории квантовой гравитации не существует), поэтому были бы полезны другие следствия (не)существования CTC.
Широко распространено мнение (но до сих пор строго не доказано), что для поддержания устойчивых замкнутых времяподобных кривых необходимы обильные (т.е. порядка общей массы Вселенной) количества экзотической материи. Экзотическая материя - это просто общий термин для описания материи, для которой тензор энергии-импульса удовлетворяет
То есть экзотическая материя нарушает сильное энергетическое условие, которое, как известно, выполняется во всех известных квантовых физических теориях.
Это относится не только к CTC, но и к стабильным червоточинам, варп-двигателям или чему-то действительно интересному. Это само по себе является выдающимся свидетельством католической природы Бога, поскольку интересное путешествие вызвало бы необходимость в каком-то неуклюжем объяснении от Папы (я знаю, БС, но дайте мне изюминку, пожалуйста)
Замкнутые времениподобные кривые могут использоваться для создания парадоксов! Вот почему они являются проблемой - потому что вы можете вернуться и убить своего дедушку. Это не просто «философский» аргумент, это вопрос логики.
Принцип непротиворечивости реальности, т. е. отсутствия настоящих парадоксов, а только кажущихся парадоксов, позволяет сделать вывод, что в действительности СТС нельзя использовать для создания парадоксов. Так что либо ЦОКов нет, либо они в каком-то смысле "безвредны".
Логика может завести вас так далеко: вы должны ожидать, что CTC невозможны или безвредны. Но ваш вопрос идет дальше и спрашивает, почему мы должны специально ожидать, что они будут невозможны. Ну, может быть, мы не должны. ЦОК могут проявляться в пространстве против де Ситтера; они могут проявиться в интеграле гравитационного пути; во время большого взрыва может быть СТС (как предположили Готт и Ли); может существовать гигантский ЗВК, соединяющий космологическое будущее и прошлое (как предположил Гёдель). Я не знаю опровержимых технических аргументов (т.е. полностью надежных физических аргументов) против любого из них.
Вполне возможно, что так же, как голографический принцип может сохранить унитарность для черных дыр, некоторое обобщение голографического принципа в сочетании с космической цензурой для замкнутых времяподобных кривых может сохранить унитарность.
В любом случае, внутренняя часть машины времени реальна только в той мере, в какой воспоминания и записи о внутренней части могут выйти наружу.
Это некоторые примечания, дополняющие предыдущие ответы.
Ваши опасения обоснованы: строго определенного способа исключения ЦОК не найдено. Что у нас есть, так это аргументы (и весьма симпатичные), чтобы проиллюстрировать, что каждая известная вселенная с CTC выглядит нефизической.
Во-вторых, есть два прекрасно написанных педагогических письма, написанных Кипом Торном по вашему вопросу [1] , [2] . В основном они сосредоточены на физических аспектах известных решений CTC и трех популярных механизмах, которые могут предотвратить CTC: нарушение условий усредненной нулевой энергии (первый аргумент, приведенный в посте), классические нестабильности хронологических горизонтов и нестабильности квантового поля (после обозначения из [2] , п. 4). Хотя он, похоже, лично не верит в CTC, в конце [2] он заявляет, что это все еще открытый вопрос :
Может оказаться, что на макроскопических масштабах хронология не всегда защищена, и даже если хронология защищена макроскопически, квантовая гравитация вполне может давать конечные амплитуды для микроскопических пространственно-временных историй с ЦВК [29].
[29] Friedman J 1992 в Proceedings of the 4th Canadian Conf. по общей теории относительности и релятивистской астрофизике под редакцией Г. Кунстаттера и др. (Сингапур: Word Scientific), стр. 183–199.
Наконец, что касается аргумента против CTC, который использует логические парадоксы , который уже появился в посте: многим людям не ясно, неизбежно ли CTC приводят к причинно-следственным парадоксам. Несколько исследований показали, что причинно-следственные парадоксы путешествий во времени могут исчезнуть, если принять во внимание квантово-механические эффекты; или, может быть, их значение может просто измениться [3] , [4] , [5] , [6] . Например, в рамках, использованных в первой ссылке, парадокс дедушки не нарушает причинно-следственную связь. В связи с этим, хотя и известно, что некоторые из этих моделей КТК [7] , [8]привести к нелогичному коллапсу классов вычислительной сложности, это не совсем то же самое, что причинный парадокс.
Дэвид З.