مفارقات السفر عبر الزمن

الخيال العلمي - الاحتمالية النظرية للسفر عبر الزمن تنطوي على العديد من المفارقات المنطقية. إذا أردنا أن ندرك هذا الخيال يومًا ما، فسيتعين علينا الإجابة على هذه المفارقات أيضًا * من جاليليو، العدد رقم 66

بقلم: ماريوس كوهين، "جاليليو"

لطالما كانت القصص التي تتناول السفر عبر الزمن من بين أكثر القصص الرائعة في الخيال العلمي، بدءًا من كتابات مارك توين الكلاسيكية، "يانكي في بلاط الملك آرثر" وكتابات إتش جي. Wells "The Time Machine"، إلى الأفلام المعاصرة المليئة بالحيوية مثل "Back to the Future" للمخرج سبيلبرغ. أحد العناصر الرئيسية في مثل هذه القصص هو الطريقة التي تؤثر بها تصرفات المسافرين عبر الزمن (الكرونونوت) في الماضي البعيد على واقعهم في الوقت الحاضر.

في بعض القصص، يؤدي أصغر تغيير يحدث في الماضي إلى تغييرات بعيدة المدى في الحاضر، والمثال الكلاسيكي على ذلك هو كتاب إسحاق أسيموف "نهاية الزمن"، بينما في قصص أخرى، تتناسب التغييرات في الماضي تمامًا مع أحداث الحاضر دون إحداث أي تغيير في الواقع. سواء كان السفر عبر الزمن ممكنًا أم لا، يمكننا إجراء بعض التجارب الفكرية البسيطة لاكتشاف المفاجآت التي قد يحملها مثل هذا السفر. ولكننا سنستعرض أولاً الإمكانيات النظرية التي يمكن للفيزياء الحديثة من خلالها أن تقربنا ولو خطوة صغيرة من أعظم مغامرة على الإطلاق.

السفر عبر الزمن - النظريات والقيود التكنولوجية

يمكن تقسيم احتمالات السفر عبر الزمن إلى نوعين: السفر إلى المستقبل والسفر إلى الماضي، وذلك فقط لأننا نعلم بالفعل أن السفر إلى المستقبل ممكن. تعرف الفيزياء الحديثة طريقتين لإبطاء الزمن في نظام معين (وهو ما يعادل تسريع الزمن خارج النظام): إحداهما، بناءً على نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين، وهي من خلال الطيران بسرعة عالية جدًا (تتجاوز بكثير السرعات الموجودة داخل النظام). التي وصلنا إليها اليوم)، والثانية، التي تعتمد على نظرية النسبية العامة، وذلك من خلال البقاء في مجال جاذبية قوي للغاية.

للسفر عبر الزمن إلى المستقبل، كل ما علينا فعله هو الذهاب في رحلة سريعة عبر الفضاء، وإذا أمكن أيضًا قضاء بعض الوقت بالقرب من ثقب أسود عرضي. لدينا كل المعرفة النظرية للعودة إلى الأرض على وجه التحديد للاحتفالات بالألفية القادمة، أو في أي تاريخ آخر يتم اختياره. القيد الوحيد هو القيد التكنولوجي، وعلى الرغم من أنه قيد كبير، ويرجع ذلك جزئيا إلى الكميات الهائلة من الطاقة اللازمة لمثل هذه العملية، يمكننا أن نفترض أنه في المستقبل البعيد قد يكون لدينا الوسائل للقيام بذلك.

هناك طريقة أخرى، وربما أكثر عملية، للوصول إلى المستقبل، وهي طريقة سكان الدائرة: النوم. نحن الآن قريبون تقنيًا من القدرة على تجميد البشر لفترة غير محدودة تقريبًا (التبريد، خلال هذه الفترة، حتى يتم إذابتهم عند نقطة مرغوبة في المستقبل، سيتم تعليق عملية التمثيل الغذائي في أجسادهم تمامًا، وعند الاستيقاظ سوف يجدون أنفسهم في نفس العمر البيولوجي الذي تم تجميدهم فيه (مع شعور: "ماذا، لقد مرت 300 عام بالفعل؟!").

حياة أطول

من الممكن أن يطلب الناس بالفعل في المستقبل المنظور إجراء هذه العملية، على أمل أن يستيقظوا في عالم أفضل، مع خيار طبي لحياة أطول (وربما أيضًا مع خطة ادخار من شأنها أن تولد أرباح جيدة على مر السنين). واليوم، لا تزال المعرفة التكنولوجية لهذا الأمر في مهدها، ولكن هذه الطريقة تُستخدم بالفعل لتجميد المرضى غير القابلين للشفاء الذين ماتوا موتًا سريريًا، والذين قاموا بتنسيق تجميدهم مسبقًا، على أمل أن يتم ذلك في المستقبل. من الممكن تذويبها وعلاجها بأمان بوسائل أكثر تقدمًا من تلك المتاحة للطب اليوم.

وما هي الإمكانيات النظرية للانتقال بالزمن إلى الماضي؟ أولاً، من الممكن أن تحدث هذه الظاهرة من تلقاء نفسها على المستوى دون الذري. أظهر ريتشارد فاينمان، عالم الفيزياء المعروف والحائز على جائزة نوبل، أنه لا يمكن التفريق بشكل أساسي بين جسيم مشحون بشحنة كهربائية سالبة وجسيم بشحنة كهربائية موجبة يتحرك إلى الوراء في الزمن (والعكس صحيح)، وأن كلا الوصفين متكافئين جسديًا. حتى أن الفيزيائي جون ويلر، الذي كان مدرسًا وزميلًا لفاينمان، أثار احتمال وجود إلكترون واحد فقط في الكون بأكمله، يتحرك بلا هوادة ذهابًا وإيابًا عبر الزمن، وبالتالي خلق الانطباع بوجود عدد لا يحصى من الإلكترونات والبوزيترونات...

تم الحصول على احتمال آخر على المستوى دون الذري من النظرية النسبية الخاصة، والتي ربما تسمح بالوجود النظري لجسيمات تتحرك بسرعة فائقة الضوء (تاكيونات)، وبالتالي تتحرك أيضًا إلى الوراء في الوقت المناسب. لم ينجح أحد حتى الآن في اكتشاف التاكيونات، وعلى الرغم من أن الاعتبارات النظرية قد أثيرت أيضًا ضد وجودها، إلا أن هناك فيزيائيين ما زالوا يبحثون عنها. إذا نجحنا في العثور على التاكيونات وتسخيرها لاستخدامنا، فلن نكون قادرين على التحرك في الوقت المناسب بأنفسنا، ولكن قد نتمكن من استخدامها للحفاظ على التواصل بين الأزمنة عن طريق تمرير الرسائل إلى الماضي (عند إرجاع إجابة على السؤال) سيكون ممكنا في المستقبل، على سبيل المثال، عن طريق نشر إعلان في إحدى الصحف اليومية).

أول من اقترح طريقة نظرية للسفر في الزمن الحقيقي هو عالم الرياضيات كيرت جاديل، الذي اكتشف أن معادلات النسبية العامة تجعل من الممكن، في حالة دوران الكون بأكمله حول نفسه، وبالتالي اجتياح الزمكان معه، العودة إلى الماضي من خلال الدوران حول الكون. اعتبارًا من اليوم لا يوجد دليل على أن الكون يدور حول نفسه، ولكن حتى لو كان الأمر كذلك، فيبدو أنه في النطاق المرئي لن نتمكن من الدوران حول الكون بأكمله في فترة زمنية معقولة لإجراء التجربة العلمية.

في ستينيات القرن الماضي، أظهر روي كير، عالم رياضيات من نيوزيلندا، أن الثقوب السوداء الدوارة تجتاح الزمكان معها أيضًا، وبعد حوالي عقد من الزمن، استخدم الفيزيائي فرانك تيبلر عمل كير لاقتراح الاحتمال النظري للسفر عبر الزمن من خلال الطيران بالقرب من جسم ضخم. ثقب أسود يدور بسرعة عالية.

الثقوب الدودية

تم اقتراح طريقة نظرية أخرى للانتقال من مكان-زمان إلى مكان-زمان آخر من قبل الفيزيائيين كيب ثورن وجون ويلر، اللذين اقترحا استخدام ثقب دودي لهذا الغرض: التكوين التلقائي لنوع من النفق، والذي يمكنه الاتصال في ظل ظروف معينة نقطتين مختلفتين في الزمكان. على الرغم من أن حجم الثقب الدودي ليس من المفترض أن يسمح بمرور المادة أو حتى الضوء من خلاله، وبالإضافة إلى ذلك من المفترض أن تكون الظاهرة غير مستقرة، فقد تم بالفعل طرح العديد من المقترحات النظرية حول كيفية تثبيت الثقب الدودي وكيفية تثبيته لتكبيرها بحيث يمكن المرور من خلالها. ولكن حتى لو تبين أن هذا يمكن القيام به بالفعل، فإن كمية الطاقة اللازمة لمثل هذه العملية ستمنع هذه التكنولوجيا من التطبيق في المستقبل المنظور.

آلة زمنية أخرى محتملة، والتي من شأنها أن تجمع بين مبادئ النسبية العامة ونظرية الكم، اقترحها الفيزيائي الإسرائيلي البروفيسور ياكير أهارونوف. ستعتمد مثل هذه الآلة على خلية مصنوعة من مادة ذات جاذبية عالية للغاية (التأثير النسبي)، والتي سيتم العثور بداخلها على المسافر عبر الزمن، ومن خلال التكنولوجيا المتقدمة سيتغير حجم الخلية بحيث تكون عبارة عن تراكب من عدة أحجام مختلفة (التأثير الكمي). مثل هذه الآلة الزمنية، إذا تم تشغيلها، ستفعل ذلك على أساس احتمالي، وسيكون من المستحيل معرفة الوقت الذي سيتحرك إليه الكرونونوت مسبقًا (إذا كان ذلك على الإطلاق). وبطبيعة الحال، فإن التكنولوجيا اللازمة لتنفيذ هذه الطريقة هي أيضا بعيدة عن أن تكون قابلة للتطبيق اليوم.

هناك مشكلة تكنولوجية أخرى سيواجهها مصممو أي آلة زمنية، وهي حقيقة أنها يجب أن تكون أيضًا آلة فضائية! وهذا لسبب بسيط وهو أن الأرض تتحرك في الفضاء بسرعة عالية ومعقدة بسبب حركتها حول نفسها، وحركتها حول الشمس، وحركة الشمس حول مركز مجرتنا، وحركة المجرة في الكون. ومن ثم، سيكون مطلوبًا من آلة الزمن الخاصة بنا أيضًا أن تتحرك عبر الفضاء مثل سفينة الفضاء لكل شيء، وما لا يقل أهمية: أن تكون دقيقة جدًا في نقطة توقفها في الزمكان (بحيث لا تتعثر في مكان ملموس). الحائط أو السقوط من ارتفاع 4 طوابق).

مفارقات السفر عبر الزمن

يمكن تقسيم المفارقات المتنوعة المتعلقة بالسفر عبر الزمن بشكل أساسي إلى نوعين: مفارقات الواقع غير المتسق، حيث يخلق السفر عبر الزمن واقعًا بديلاً مختلفًا عن الواقع الذي سبق هذه الرحلة، وينتج عنه تناقض منطقي، ومفارقات متضادة من السفر عبر الزمن. الواقع الثابت، الذي لا تغير فيه أفعال المسافرين عبر الزمن الواقع، بل تنتهك مبدأ السببية.

مفارقة الجدة (أو الجد).

من المحتمل أن تكون مفارقة الجدة هي المفارقة الأكثر شهرة في السفر عبر الزمن. يصف مسافرًا عبر الزمن يعود إلى الماضي قبل ولادة والديه ويقتل جدته لأمه. وبما أن جدته قُتلت قبل أن تلد والدته، فهو نفسه لم يولد أبدًا، لذلك لا يمكنه العودة إلى الماضي لقتل جدته. ولكن إذا بقيت الجدة على قيد الحياة، فإنها تلد أمه، وهكذا ولد هو نفسه، وعندما يحين الوقت يعود إلى الماضي و...

إذا كان مسافرنا عبر الزمن قد قتل شخصًا آخر، فمن المحتمل أنه عند عودته إلى الحاضر كان سيكتشف في أرشيف إحدى الصحف المحلية مقالًا من الماضي البعيد عن الوفاة الغامضة التي تسبب فيها بنفسه قبل ساعات قليلة فقط. ومن الممكن أيضًا أن يكون هذا المقال على الأرجح موجودًا طوال هذه السنوات دون أن يعلم به، لذلك عمليًا لم يحدث أي تغيير في الواقع. من ناحية أخرى، يؤدي قتل الجدة إلى خلق حلقة لا نهاية لها من القفزات بين حقيقتين بديلتين، كل منهما يتعارض في النهاية مع إمكانية وجوده.

نسخة أخرى من هذه المفارقة (وهي أقل عنفاً من النسخة السابقة)، تصف عالماً يعود في آلة الزمن الخاصة به إلى الماضي القريب، ويقنع نفسه بعدم استخدامها (يفضل أن يكون ذلك عن طريق التحدث، ولكن لكي تكون آمناً يمكنك أيضاً إحضار الأصفاد). فإذا اقتنع عالمنا بالفعل ولم يقم بتفعيل آلة الزمن، فلن يستطيع العودة إلى الماضي القريب ليمنع نفسه من استخدام الآلة...

مفارقة السببية

لقد سبق أن رأينا أن العودة إلى الماضي لا تؤدي بالضرورة إلى إحداث تغيير في الواقع، وأن تصرفات المسافر عبر الزمن في الماضي قد تكون جزءا لا يتجزأ من واقع عصره. ولكن حتى لو تم الحفاظ على اتساق الواقع، فإن تصرفات المسافر عبر الزمن قد تنتهك مبدأ السببية، الذي بموجبه يسبق السبب السبب (إذا كدمت يدي وشعرت بالألم، فإن الألم الناجم عن الضربة) لقد تلقيت سيظهر بعد الضربة وليس قبلها، فإذا شعرت بألم في يدي حتى قبل أن أتأذى سأعلم يقينا أن هناك شيئا آخر هو سبب الألم).

ولنرى كيف يمكن مخالفة هذا المبدأ، لنتخيل أن المسافر عبر الزمن يعود إلى زمن لم يلتقي فيه والداه بعد، ويعلم أنهما لولا مساعدته لن يلتقيا أبدا، فيتدخل ويجمعهما. إن الواقع الذي تم إنشاؤه متسق تمامًا بالفعل، لكن مفهوم السببية قد تضرر بشكل قاتل: وُلد المسافر عبر الزمن بفضل حقيقة أن والديه التقيا، لكن والديه التقيا بفضل حقيقة أنه جمعهما معًا! إذن ماذا جاء قبل ماذا؟ ما هو السبب وما هو الدافع؟

مفارقة المعرفة (أو "الوجبة المجانية")

مفارقة المعرفة هي حالة خاصة من مفارقة السببية. دعونا نتخيل مسافرًا عبر الزمن يأخذ معه مقطوعات السيمفونية التاسعة لبيتهوفن، ويسافر إلى زمن الملحن، ويسلمه المقطوعات الموسيقية، ويأذن له بنشر المقطوعة باعتبارها مقطوعة خاصة به. ونتيجة لذلك، يصدر بيتهوفن السيمفونية التاسعة، ويستمتع بها العالم كله عبر الأجيال. وهنا أيضًا يتم الحصول على حقيقة متسقة تمامًا، ولكن يوجد الآن في العالم عمل رائع لم يكتبه أحد! من المؤكد أن المسافر عبر الزمن لم يفعل ذلك، إذ أن العمل موجود منذ أجيال، في حين أن بيتهوفن لم يكتبه لأنه استلمه من شخص آخر.

نسخة أخرى من مفارقة المعرفة تصف عالم فيزياء شاب يطمح إلى اختراع آلة الزمن، ولكن ليس لديه أي فكرة عن كيفية بدء المهمة. في أحد الأيام يلتقي برجل مسن، يعرّف نفسه على أنه نسخة أقدم منه، ويعطيه تعليمات دقيقة حول كيفية بناء آلة الزمن التي طال انتظارها. يتبع عالم الفيزياء لدينا التعليمات التي تلقاها بدقة كبيرة، ويقضي حياته مسافرًا ممتعًا عبر الزمن (عندما يحاول عدم إحداث تغييرات كبيرة في الماضي، ويتجنب بالطبع مقابلة جدته). وفي شفق أيامه، يدرك الفيزيائي أن عليه العودة إلى الأيام التي يختارها ليرشد نفسه في بناء آلة الزمن، وإلا لم يحدث ولن يحدث شيء من هذا. إذن من الذي اخترع آلة الزمن؟

وعلى نفس الأساس المفاهيمي، يمكننا أن نتصور أن العلماء ينقلون عددًا من الثدييات الصغيرة إلى نهاية عصر الديناصورات، وتصبح هذه الثدييات، في النهاية، أسلاف ثدييات اليوم. أو هناك احتمال معقد آخر، يستند إلى قصة روبرت هاينلين، "All You Zombies": مسافرة عبر الزمن، تم تبني طفلها من قبل عائلة حاضنة من دار للأيتام، وتأخذ معها طفلًا مولودًا خارج إطار الزواج، وتتركها. على عتبة نفس دار الأيتام التي نشأت فيها.

يكبر الطفل ليكون هو نفسه ويواصل الحلقة التي ليس لها بداية ولا نهاية... ولعل أعظم "غداء مجاني" تمت ممارسته على الإطلاق هو غداء لي وجوت، اللذين اقترحا احتمال أن يكون الكون بأكمله نتيجة لـ نفسها في منحنى الزمكان المغلق.

مفارقة الطقس

هذه المفارقة مبنية على مفارقة المعرفة. لنفترض أن مسافرنا عبر الزمن يأخذ لوحة الموناليزا لليوناردو دا فينشي معه هذه المرة، ويعود بالزمن إلى الوراء، ويسلمها للفنان قبل أسابيع قليلة من بدء العمل عليها فعليًا. الفنان متحمس للوحة ويقدمها على أنها عمله الأصلي. بلا شك "وجبة مجانية". ومع ذلك، في هذه الحالة تكون المشكلة أكثر تعقيدًا: يبلغ عمر اللوحة بالفعل عدة مئات من السنين عندما يقرر المسافر عبر الزمن نقلها إلى الماضي، وبالتالي عندما يستقبلها الفنان بين يديه، تكون اللوحة قديمة جدًا بالفعل.

من لحظة وصول اللوحة إلى دافنشي حتى اللحظة التي ينطلق فيها المسافر عبر الزمن (أي إلى الماضي)، تمر بضع مئات من السنين الأخرى، ثم بضع مئات أخرى من السنين حتى الدورة "التالية"، وهكذا على وهكذا دواليك. في الواقع، من المحتمل أن اللوحة التي تصل إلى يدي الفنان ستنتهي في النهاية باهتة للغاية، بحيث لن تنال إعجابه على الإطلاق. يمكن الافتراض أنه على مر السنين يتم تكرار اللوحة وتجديدها، ولكن حتى اللوحة التي تم تجديدها مرات لا تحصى تتآكل في النهاية، وذلك فقط بسبب مقاومة القماش لأضرار الزمن. تخلق هذه المفارقة، بالطبع، واقعًا غير متسق، حيث أن تآكل اللوحة سيمنع تسليمها للفنان، الذي سيرسمها بعد ذلك بنفسه، وبالتالي ستكون العملية برمتها ممكنة "مرة أخرى". .

وبعض التجارب الفكرية الأخرى

لنفترض أن لدي آلة وقت العمل تحت تصرفي. إنها الآن الساعة 12.00:14.00، وقررت أنه في الساعة 13.00:13.00 سأعيد إلى الماضي، دعنا نقول الساعة 14.00:XNUMX، ساعة يدي. نحو الساعة الواحدة ظهرًا، خطرت ببالي فكرة جريئة: قررت أنه إذا ظهرت الساعة في الوقت المذكور، ففي الساعة الثانية ظهرًا، لن أرسلها كما خططت في الأصل، ولكن إذا حدث ذلك، من ناحية أخرى بيد أن ساعة يدي لم تظهر في ذلك الوقت، سأقوم بتنفيذ المهمة كما هو مخطط لها.

على افتراض أن آلة الزمن تعمل، ماذا سيحدث حقا؟ هل ستظهر الساعة أم لا تظهر في الوقت المذكور؟ يؤدي أي من الخيارين إلى تناقض منطقي.

بالنسبة لهذه التجربة، هناك أيضًا نسخة من الواقع الثابت: كما كان من قبل، في الساعة 12.00:14.00 قررت أنه في الساعة 13.00:14.00 سأعيد ساعتي إلى الماضي، إلى الساعة XNUMX:XNUMX. الساعة تظهر في الوقت المحدد، وفي تمام الساعة XNUMX، حتى لا تسبب واقعاً غير متناسق (مما قد يؤدي إلى نتائج كارثية على الكون بأكمله، كما يتم عرض الأمر أحياناً في أفلام الخيال العلمي) أرسل نحو. .. نفس الساعة ! (وأنا لا أزيل ساعة اليد الأصلية من معصمي ولو للحظة واحدة أثناء التجربة. في الواقع، من الممكن أن أكون قد نسيتها في المنزل...) وبالتالي، نشأت حالة حيث، لمدة ساعة كاملة كانت بحوزتي نسخة كاملة من ساعة يدي - من العدم!

ماريوس كوهين هو طالب دكتوراه في قسم الفلسفة في جامعة بن غوريون