Дискуссии о путешествиях во времени, десятилетиями питавшие научную фантастику, столкнулись с жесткой математической преградой. Новая работа исследователя Хуншэна Чжана указывает на то, что дорога в прошлое, скорее всего, закрыта. По крайней мере, если верить некоторым теоретическим моделям устройства пространства-времени, пишет TheDebrief.
![]()
Фото из открытых источников / © GigaChat
Ученый исследовал так называемые замкнутые временеподобные кривые — гипотетические маршруты, которые, согласно некоторым уравнениям, могли бы позволить объекту вернуться в определенную точку в прошлом и породить классические парадоксы. Исследование, загруженное на сервер препринтов arXiv, предлагает новый, на удивление простой математический инструмент для исключения таких кривых.
«Мы доказываем, что пространство-время, допускающее глобально определенную функцию, градиент которой везде является нулевым, не может содержать замкнутую временеподобную кривую, и что эта гипотеза логически независима от стабильной причинности, а не слабее ее», — пишет Чжан.
Если перевести это с языка высшей математики, идея сводится к понятию «лестницы». Представьте винтовую лестницу в башне. Вы можете идти по кругу, менять направление, но пока вы поднимаетесь, каждый ваш шаг отдаляет вас от точки старта по вертикали. Вы можете обойти здание сто раз, но на ту же ступеньку первого этажа не вернетесь. Математика Чжана накладывает на пространство-времени похожее правило: существует величина, которая обязана постоянно расти вдоль пути любого объекта. Из-за этого вектора движения вернуться в исходную точку координат невозможно.
Раньше физики использовали громоздкие тесты, проверяя десятки свойств гипотетической вселенной на предмет наличия временных петель. Чжан же нашел единый маркер — величину, которая меняется строго определенным образом во всем пространстве-времени. Если этот «нулевой» градиент существует глобально, он работает как односторонний клапан. Для путешественника, движущегося медленнее света, путь всегда будет направлен в одну сторону. Это дает ученым новый способ отсеивать модели с временными петлями, не опираясь на старые, более сложные допущения.
Кого коснулись ограничения
Применив свой метод, исследователь математически закрыл вопрос для двух крупных семейств теоретических вселенных — геометрий Кундта и Робинсона–Траутана.
«Впервые мы устанавливаем, что ни пространство-время Кундта, ни пространство-время Робинсона–Траутана не могут содержать замкнутую временеподобную кривую в любой области, где нулевая координата определена глобально, независимо от космологической постоянной и формы вращения», — отмечает Чжан.
Геометрии Кундта и Робинсона–Траутана — это не просто абстракции. Они описывают широкий класс реальных астрофизических объектов. В семейство Робинсона–Траутана входят решения для расширяющихся гравитационных волн и пространства вокруг черных дыр, таких как Шварцшильда или Рейсснера–Нордстрёма. Класс Кундта, в свою очередь, описывает нерасширяющиеся пространства, включая знаменитые плоские волны и геометрии с космологической постоянной. Эти модели десятилетиями использовались для проверки теории относительности в экстремальных условиях, а теперь математически очищены от возможности временных парадоксов.
Работа Чжана не ставит крест на самой идее перемещения во времени во всех возможных вселенных, но она существенно сужает поле для маневров теоретикам. Теперь у физиков есть простой фильтр для проверки новых моделей мироздания.
Стоит отметить, что в 2024 году исследователи из Мэрилендского университета опубликовали работу, в которой с помощью квантовой механики обосновали «гипотезу защиты хронологии». Согласно их прогнозу, законы квантовой физики будут активно противодействовать любым попыткам создания машины времени, генерируя разрушительные энергетические флуктуации. Кажется, природа действительно не терпит самозванцев из будущего.
