Общая теория относительности допускает существование необычных траекторий в пространстве-времени, которые математически позволяют вернуться в собственное прошлое. Такие пути называют замкнутыми времениподобными кривыми. Если бы они существовали в реальности, возникла бы возможность путешествий во времени и связанных с ними парадоксов — например, знаменитого парадокса дедушки.
Физики Стивен Хокинг и другие исследователи предполагали, что законы природы каким-то образом запрещают подобные путешествия. В 1992 году Хокинг сформулировал гипотезу защиты хронологии: физические законы не позволяют возникать замкнутым времениподобным кривым. Однако конкретный механизм такой защиты до сих пор не установлен.
Физики Мустафа Исмаил и Дэвид Мэттингли из Университета США предложили математическую модель, в которой запрет на возвращение в прошлое может быть заложен непосредственно в описание гравитации. Она получила название MAGIC — Metric-Affine Gravity Imposing Chronology.
В основе модели лежит альтернативный подход к описанию гравитации — метрически-аффинная теория. В отличие от общей теории относительности, она позволяет рассматривать геометрию пространства-времени и математическую связь, описывающую изменение направлений в этой геометрии, более независимо друг от друга.
Используя эту возможность, исследователи построили модель с выделенным направлением времени. При определенных условиях оно всегда движется вперед вдоль допустимых траекторий в пространстве-времени. Таким образом, путешественник не сможет вернуться в собственное прошлое.
Однако у MAGIC обнаружилась серьезная проблема. Модель вводит дополнительный способ изменения гравитационного поля — скалярную моду. В рассмотренной исследователями космологической конфигурации она оказывается нестабильной: небольшие возмущения могут расти экспоненциально, причем быстрее всего увеличиваются колебания с короткими длинами волн.
Из-за этой неустойчивости нынешняя версия MAGIC пока не может служить стабильным описанием Вселенной. Есть и другие ограничения. Например, модель обеспечивает защиту хронологии лишь локально, а для запрета временных петель во всем пространстве-времени требуются дополнительные предположения. Исследователи также пока не доказали, что предложенный механизм предотвращает все возможные нарушения математического описания пространства-времени.
Поэтому работа не доказывает невозможность путешествий в прошлое. Она демонстрирует один из способов, с помощью которого подобный запрет может быть встроен в теорию гравитации. Следующая задача физиков — найти способ устранить нестабильность скалярной моды, не потеряв свойства модели, отвечающие за защиту хронологии.
Читайте также: Найдено математическое доказательство невозможности путешествия во времени