Ar galime keisti praeitį?

Iš tiesų, fizikos dėsniai nesako, kad neįmanoma keliauti laiku. Jie tik reikalauja, kad norint sukurti laiko mašiną, dar reikia įrodyti dėsnius, leidžiančius vykdyti keliones laiku. Tarkime, turime laiko mašiną ir nukeliaujame į praeitį pakeisti kokio nors įvykio. Kaip tai paveiktų mūsų dabartį? Juk keičiant praeitį turėtų keistis ir dabartis. Šioje vietoje mes susiduriame su „Senelio paradoksu“.

Kas yra tas „Senelio paradoksas“? Tai – vienas įspūdingiausių mokslo paradoksų. Jis skamba taip: jei kelionės laiku yra įmanomos, tai kas atsitiks, jei keliautojas laiku į praeitį užmuš savo senelį, kol šis nebus susipažinęs su keliautojo močiute? Šiek tiek pagalvojus pasidaro aišku: jei keliautojas laiku nužudo savo senelį, tai tas senelis nesusipažįsta su keliautojo močiute, dėl to negimsta vienas iš keliautojo tėvų ir negimsta pats keliautojas, kuris galėtų keliauti laiku į praeitį ir nužudyti savo senelį. Todėl toks dalykas negali egzistuoti, nes yra nelogiškas, nes keliautojas, jei negimsta, tai ir nenužudo savo senelio, o jei jam leidžiama gimti ir keliauti laiku, tai jis gali nužudyti savo senelį. Aišku, šis paradoksas yra paneigiamas, nes paradoksų gamtoje nėra.

Paneigti šiam paradoksui yra daug teorijų. Viena iš jų – Novikovo savaiminio darnumo principas, kuris sako, kad jokių pakeitimų keliautojas laiku praeityje padaryti negali, nes praeitis negali keistis. Šį principą remia ir bendroji reliatyvumo teorija, kurioje erdvė ir laikas yra sujungiami į vieną erdvėlaikį. Tai reiškia štai ką: jei erdvė egzistavo, egzistuoja ir egzistuos visur ir visada, tai ir laikas taip pat turi elgtis, taigi, praeitis, dabartis ir ateitis egzistuoja vienu momentu visur ir visada. Tokiu atveju keliautojas laiku neturi laisvos valios, negali keisti praeities.

Bet yra ir kita teorija, kuri leidžia keisti praeitį ir paradoksas šios teorijos atveju nesusidaro. Tai – kvantinė teorija, tiksliau – teorija, vadinama „daugelio pasaulių interpretacija“ („Many worlds interpreration“). Norint suprasti šią teoriją, reikia žinoti ir suvokti dar du dalykus – kvantinės superpozicijos teoriją ir mintinį eksperimentą apie Šrodingerio katę.

Labai supaprastintas kvantinės superpozicijos aiškinimas galėtų būti toks: kai dalelė nestebima, ji yra vienu metu visose savo įmanomose būsenose. Pavyzdžiui, dalelės sukinys (t. y., kryptis, kuria juda dalelė) gali būti nukreiptas į viršų arba į apačią. Tuo metu, kai dalelė yra nestebima, jos sukinys tuo pačiu metu yra ir į viršų, ir į apačią. O kai dalelė yra stebima, paveikiamas stebėjimo rezultatas, todėl stebint dalelę atsiranda tikimybė nuspėti, koks bus to stebėjimo rezultatas. Kad lengviau būtų suprasti kvantinę superpoziciją, pateiksiu dar vieną pavyzdį: „Įsivaizduokite, kad elektronas yra mergina, kuri turi dvi sukneles: raudoną ir geltoną. Kai į ją kažkas pasižiūri vienaip, tarkim, per žiūronus, ji apsirengia geltoną suknelę, kai į ją pasižiūri kitaip, tarkim, per teleskopą, tai ji apsirengia raudoną suknelę, bet kai niekas į ją nežiūri, tai ji apsirengus abi sukneles.“ Tai skamba labai keistai ir neįprastai, bet tai tik pradžia.

Šrodingerio katė – tai mintinis eksperimentas, kuriame teigiama, kad kvantinė teorija nesisieja su klasikine fizika. Įsivaizduojamas eksperimentas atrodo taip: tarkim, turimoje dėžėje yra katė, radioaktyvus uranas, kuris turi 50 % tikimybę skilti ir 50 % tikimybę neskilti, ir Geigerio skaitiklis, prie kurio yra prijungtas plaktukas. Kai skaitiklis aptinka atomo skilimą, jis paleidžia plaktuką ir sudaužo po plaktuku esantį nuodų buteliuką. Uždarytą dėžę paliekame valandai. Per tą laiką urano atomai galėjo skilti ir neskilti, bet kadangi jie buvo nestebimi, tai jie yra superpozicijoje – jie skilo ir neskilo. O tai reiškia, kad skaitiklis sureagavo į atomo skilimą ir nesureagavo, plaktukas buvo paleistas ir nepaleistas, nuodai pasklido dėžėje ir nepasklido, o katė mirė ir nemirė. Tai yra nelogiška, nes katė negali būti mirusi ir nemirusi tuo pačiu momentu. O tai reiškia, kad kvantinė mechanika negali sietis su klasikine fizika. Peršasi išvada, kad kažkuriuo momentu turėjo būti koks nors stebėtojas.

O dabar jau galime kalbėti apie daugelio pasaulių interpretacijos teoriją. Ši teorija nagrinėja, kaip gamta pasirenka, kuri tikimybė laimės: skilo atomas ar neskilo? Atrodo, tarsi gamta mestų monetą: jei iškrenta skaičius, tai atomas skils, jei herbas – tai neskils. Daugelio pasaulių interpretacija teigia, kad, vykstant stebėjimui ir pasinaikinant superpozicijai, laikas skyla į atskiras šakas, pasaulių linijas, kuriose įvyksta visos įmanomos tikimybės. Šrodingerio katės eksperimentas vyktų taip: vienoje pasaulių linijoje katė mirė, o kitoje – liko gyva. Taip kvantinė fizika siejasi su klasikine fizika: kai tik kvantiniame lygyje įvyksta superpozicijos panaikinimas ir susidaro atskiros pasaulių linijos, tada kiekvienoje pasaulių linijoje ta dalelė, kurios superpoziciją panaikino stebėjimas, sąveikauja vis kitaip su kitom dalelėm nuolat sudarydama naujas pasaulių linijas. Tos sąveikos pasiekia ir makro dydžius, nes mes visi sudaryti iš dalelių ir jos sąveikauja su kitom dalelėm su visokiausiomis tikimybėmis. Todėl mes ir visi aplink mus esantys objektai pradeda sąveikauti su kitais objektais vis sudarydami naujas pasaulių linijas. Tai reiškia, kad kiekvienas mūsų pasirinkimas sukuria vis naujas pasaulių linijas. Pavyzdžiui, jūs neapsisprendžiate, ką valgyti: močiutės kotletus ar mamos makaronus? Taip susidaro 50 % tikimybė, kad valgysite kotletus, ir 50 % tikimybė, kad valgysite makaronus. Todėl jūsų pasirinkimas, ką valgysite, sukuria dvi pasaulių linijas, kur vienoje iš jų valgote kotletus, o kitoje – makaronus.

Neįsigilinus į daugelio pasaulių interpretacijos teoriją susidaro keista situacija. Tarkime, stebėdami dalelę tikriname, koks yra jos sukinys. Vienam iš stebėtojų pasirodys, jog yra 50 % tikimybė, kad sukinys nukreiptas į apačią, ir 50 % tikimybė, kad sukinys nukreiptas į viršų. Jei yra begalybė tokių stebėtojų, tai ir kitam stebėtojui pasirodys tokios pat tikimybės, o tai reiškia, kad abi sukinių kryptys bus tikėtinos 100 %, nors tai neįmanoma. Daugelio pasaulių interpretacijos teorija teigia, kad tikimybė, koks bus dalelės sukinys, priskiriama ne dalelei, o pačiam stebėtojui. Todėl teigiama, kad yra 50 % tikimybė būti stebėtoju, stebinčiu dalelės sukinį į viršų, ir 50 % tikimybė būti stebėtoju, kuris stebi dalelės sukinį į apačią. Taip paradoksas yra panaikinamas, nes nežinome, kuris stebėtojas esame.

O kaip tai susiję su praeities keitimu? Ogi štai kaip: jei keliautojas laiku nukeliauja į praeitį, tai jam tas praeities momentas, į kurį jis nukeliavo, yra dabartis. Tai reiškia, kad kiekvienas jo pasirinkimas sukuria atskiras pasaulių linijas, kurios tęsiasi nuo to laiko momento. Todėl keliautojas laiku gali keisti praeitį sukurdamas vis daugiau pasaulių linijų su skirtingomis praeitimis, dabartimis ir ateitimis. Ir šią teoriją galime pritaikyti „Senelio paradokso“ paneigimui. Tarkim, keliautojas laiku ruošiasi nužudyti savo senelį. Prieš pat jam nužudant senelį, susidaro pasaulių linijos, kur vienose iš jų jis senelį nužudo, o kitose – nenužudo (vartoju daugiskaitą, nes gali susidaryti daug pasaulių linijų, kuriose keliautojas skirtingai nužudo ir nenužudo savo senelį) ir taip šis paradoksas yra paneigiamas. Jei keliautojas laiku nužudo savo senelį, jis atsiranda pasaulių linijoje, kurioje jis neegzistuoja, nes negali gimti, bet egzistuoja, nes yra iš kitos pasalių linijos, į kurią jis nebegali grįžti. Taip pat keliautojo laiku nebėra originalioje pasaulio linijoje, iš kurios jis kilęs, nes jis nukeliavo į kitą pasaulio liniją.

Todėl, remdamiesi daugelio pasaulių interpretacijos teorija, mes galime keisti praeitį, bet į savo originalią dabartį, iš kurios keliavome atgal laiku, nebegalime sugrįžti. Bet tai tik teorija, kuri yra neįrodyta, todėl reikia stengtis ir mąstyti, eksperimentuoti. Kitaip mes niekada nesužinosime, ar iš tiesų galime keisti praeitį ir taisyti savo praeities klaidas.

Informacijos šaltiniai:

1. Joanne Baker „50 physics ideas you really need to know“
2. Measure for Measure: Quantum Physics and Reality (Full Program)
   Aurimas Vitkus, Vilniaus Jono Basanavičiaus gimnazijos 3 klasės mokinys