Có Thể Du Hành Thời Gian Không? — Câu Trả Lời của SPT

Trả lời ngắn. Đi tới tương lai: có, một phần, bằng cách làm chậm chính tốc độ chia tách của bạn (điều này thuyết Tương đối của Einstein đã chứng minh; SPT giải thích vì sao). Đi về quá khứ: không, theo mọi nghĩa có ý nghĩa — quá khứ không phải một nơi bạn có thể quay lại, vì cấu hình từng là quá khứ đã bị chia tách đi. Thời gian không phải con đường; nó là chính hành động chia tách.

Đầu tiên, nhớ thời gian là gì trong SPT

Trong vật lý chuẩn, thời gian được xử lý như một toạ độ — một trục thứ tư vuông góc với không gian. Bạn có thể tưởng tượng di chuyển dọc theo nó như di chuyển dọc theo $x$ , $y$ , $z$ . Bức tranh này là cái làm cho các nghịch lý du hành thời gian có vẻ khả dĩ.

Trong Thuyết Thái Cực Vạn Vật, thời gian là một thứ khác hẳn. Đó là hướng dọc theo sợi dây thời gian mà Một Thái Cực chia tách. Không có một “dòng thời gian” có sẵn mà tương lai và quá khứ ngồi trên đó như các nhà ga. Tương lai chưa tồn tại — nó là cái mà sự chia tách sẽ sản sinh. Quá khứ không còn tồn tại nữa — nó là cái mà sự chia tách đã sản sinh. Chỉ có cấu hình node ở hiện tại là thực.

Ẩn dụ hình học. Hãy tưởng tượng một mũi băng đang lớn dần xuống từ mái nhà, từng nguyên tử một. Đầu mũi là hiện tại. Cao hơn trên mũi băng là quá khứ. Phía dưới đầu mũi là khoảng không — tương lai chưa được hình thành. Mũi băng không chứa một “dòng thời gian” bạn có thể đi dọc; nó là hành động lớn lên. Sợi dây thời gian của SPT chính xác là loại đối tượng này.

Đi tới tương lai — có, một phần

Nếu thời gian là tốc độ chia tách đang xảy ra với bạn, thì bất cứ điều gì làm chậm tốc độ chia tách của bạn so với người khác đều đẩy bạn vào tương lai của họ. Đây chính xác là cái thuyết Tương đối Hẹp và Tổng quát của Einstein đã mô tả, với hai phương pháp nổi tiếng:

Đi gần tốc độ ánh sáng. Một đồng hồ chuyển động với 99% $c$ tick chậm hơn đồng hồ đứng yên khoảng 7 lần. Sau 10 năm trên tàu vũ trụ, 70 năm đã trôi qua trên Trái Đất. Giải thích SPT: khi một node di chuyển nhanh qua lớp phủ, nhiều ngân sách chuyển động của nó dành cho việc tịnh tiến, ít cho lật — tốc độ chia tách cục bộ của nó chậm lại. Chia tách ở nơi khác vẫn diễn ra ở tốc độ đầy đủ. Kết quả: khi bạn dừng, bạn ở trong tương lai của người khác.
Ngồi sâu trong giếng hấp dẫn. Đồng hồ gần một hố đen tick chậm hơn nhiều so với đồng hồ trong không gian xa. Quay quanh sát một hố đen siêu khối lượng một năm, trở về Trái Đất, và hàng chục năm có thể đã trôi qua. Giải thích SPT: lớp phủ bị uốn cong bởi khối lượng, làm nén hình học lật-xoay cục bộ và làm chậm sự chia tách cục bộ.

Cả hai đều hoạt động, cả hai đều thực. Các đồng hồ nguyên tử trên vệ tinh GPS tick nhanh hơn đo được so với trên mặt đất, đúng như tiên đoán. Các phi hành gia trên ISS trở về trẻ hơn vài microgiây so với đáng lẽ. Vì vậy “du hành tới tương lai” đã là một hiệu ứng kỹ thuật thường ngày — chỉ là rất chậm ở quy mô con người.

Điều du hành tới tương lai không thể làm

Bạn không thể quay lại. Một khi bạn đã nhảy 70 năm vào tương lai Trái Đất, Trái Đất quá khứ đã đi mất — cấu hình của nó đã bị chia tách đi. Bạn chỉ có thể đi tới; không bao giờ ngang lại. Đó cũng là vé một chiều so với chính cuộc đời bạn. Làm chậm sự chia tách của bạn nghĩa là bạn không trải nghiệm 70 năm đó; với bạn, chỉ 10 năm trôi qua. Bạn không kéo dài cuộc đời mình; bạn đổi thời gian cục bộ để đến điểm xa.

Đi về quá khứ — không

Du hành về quá khứ là ý tưởng lãng mạn: dựng lại hôm qua, gặp ông nội, đổi lịch sử. Trong SPT, điều này không chỉ khó, mà vô nghĩa về mặt hình học. Ba lý do hội tụ:

1. Quá khứ không phải một nơi

Trong vật lý chuẩn, quá khứ đôi khi được hình dung như vẫn “ở ngoài đó”, chỉ ở một giá trị $t$ nhỏ hơn. Trong SPT, bức tranh này sai. Quá khứ không được lưu ở đâu đó như một cấu hình bạn có thể tái nhập — nó đã bị chia tách đi. Sắp xếp các node của ngày hôm qua đã được dùng làm hạt giống cho hôm nay. Hôm nay tồn tại; hôm qua không.

2. Chia tách không đảo ngược được vì tổ hợp

Để gửi bạn về quá khứ thực sự, vũ trụ sẽ phải un-chia-tách — mọi photon mà Trái Đất đã phát ra trong 13,8 tỷ năm sẽ phải phối hợp bay ngược về nguyên tử nguồn; mọi thiên hà đã hình thành sẽ phải tan trở lại đám mây sơ khởi; mọi ký ức trong mọi bộ não sẽ phải tự xoá. Không gì trong vật lý theo nghĩa đen cấm điều này từng va chạm một, nhưng số sắp xếp tính là “hiện tại” lớn hơn rất nhiều so với số tính là “một quá khứ cụ thể”. Xác suất không phải bằng không; nó chỉ gần bằng không đến mức không có cú nhảy lùi quan sát được nào có thể xảy ra trong bất kỳ thời gian vũ trụ nào.

3. Nghịch lý ông nội tan biến

Lo lắng cổ điển — “nếu bạn quay lại và giết ông nội trước khi cha bạn ra đời thì sao?” — cần có một quá khứ điểm đến để nêu ra được. SPT loại bỏ điểm đến. Quá khứ mà bạn đến từ là chuỗi chia tách kết thúc ở bạn; không có một khe thời-gian-quá-khứ riêng biệt mà bạn có thể được chèn vào. Nghịch lý không được giải quyết; nó không bao giờ được nêu ra.

Còn các phiên bản “mềm hơn” của du hành về quá khứ?

Ý tưởng	Thực sự tuyên bố gì	Phán quyết SPT
Nhìn về quá khứ	Kính thiên văn thấy ánh sáng cổ từ các thiên hà xa	Có — ánh sáng chỉ là một sự lật lan truyền; ánh sáng cổ là các photon phát từ lâu giờ mới đến đây. Bạn thấy quá khứ, bạn không đến thăm nó.
Đường cong thời-gian khép kín (GR)	Một số nghiệm phương trình Einstein (Gödel, hình trụ Tipler, lỗ giun) có vẻ cho phép vòng quay về quá khứ của chính bạn	Không. SPT phủ nhận tiền đề hình học — quá khứ không phải một vùng mà sợi dây thời gian vẫn chứa. CTC là các hiện vật toán học của việc xử lý $t$ như một trục không gian bổ sung; trong SPT, $t$ không có địa vị như vậy.
“Đi ngang” nhiều-thế-giới lượng tử	Nếu đa vũ trụ tồn tại, có thể bản copy của bạn ở một nhánh song song là chính bạn quá khứ	Có thể, nhưng vô dụng. Tám lát Bát Quái của SPT có thể chứa các nhánh song song với lịch sử chia tách khác nhau. Không cái nào là quá khứ “của bạn” — chúng có quá khứ riêng. Ngay cả nếu đến được (ta không đến được), đến không phải là trở về.
Ký ức và nhân quả	“Đi ngược trong tâm trí” qua ký ức hoặc mô phỏng	Luôn có sẵn — nhưng đây là đọc một bản ghi đã lưu, không phải đến thăm một nơi. SPT xác định rõ ký ức là một cấu hình entropy cao hiện tại mã hoá các trạng thái entropy thấp quá khứ.
Vũ trụ gương Sakharov	Đối diện qua Một Thái Cực, một nhánh gương với mũi tên thời gian đảo tồn tại	Có thể, trong cách đọc suy đoán nhất của SPT. Nhưng “quá khứ” của nhánh gương là tương lai của nó từ phía ta; bạn không thể đến đó mà không vượt qua Một — và vượt qua nghĩa là gì?

Lý do sâu — thời gian LÀ sự chia tách

Du hành về quá khứ yêu cầu vũ trụ làm điều bất khả: vừa đã chia tách (để hiện tại tồn tại) vừa chưa chia tách (để quá khứ vẫn tồn tại đón khách). Hai điều này loại trừ nhau. Du hành tới tương lai chỉ là tốc độ chia tách tương đối, không vấn đề gì. Du hành về quá khứ là yêu cầu vũ trụ huỷ sự lớn lên — và lớn lên là cái thời gian là.

Bảng tổng kết

Hướng	Cơ chế	Khả thi?	Cái giá / điều kiện
Tương lai, một chút	Di chuyển nhanh hoặc ngồi trong giếng hấp dẫn	Có — chứng minh hàng ngày bởi GPS, ISS, máy gia tốc hạt	Microgiây với chi phí con người; không thể quay lại; cũng không kéo dài cuộc đời bạn
Tương lai, mạnh mẽ	Tàu ở 99% c, hoặc một năm quay quanh hố đen	Có về nguyên tắc — kỹ thuật chưa có	Hàng chục năm trôi qua trên Trái Đất khi vài năm trôi qua với bạn. Một chiều.
Quá khứ, qua ánh sáng	Nhìn các thiên hà xa qua kính thiên văn	Có — chỉ về thông tin	Bạn thấy cái đã từng là, không phải cái đang là. Không thể tương tác.
Quá khứ, vật lý	Đường cong thời-gian khép kín, lỗ giun, tachyon, v.v.	Không — vô nghĩa hình học trong SPT	Quá khứ không phải một nơi. Không có chỗ nào để đến.
Quá khứ, trong tâm trí	Ký ức, bản ghi, mô phỏng	Luôn có	Bạn đọc một bản ghi; bạn không trở về.

Ý nghĩa thực tế

Nếu SPT đúng, sự lãng mạn của việc quay về tan biến thành một bức tranh trung thực hơn: quá khứ ra đi ngay khoảnh khắc nó trở thành hiện tại. Cái còn lại của nó là dấu ấn — cấu trúc vũ trụ hôm nay, các photon vẫn đang bay từ các ngôi sao hôm qua, các ký ức trong bộ não bạn. Đây là các bản ghi, không phải điểm đến. Tương lai, ngược lại, có thực theo cách quá khứ không có: nó là cái Một Thái Cực sắp chia tách vào. Ta có thể định hình nó (trong giới hạn của định luật vật lý), đến nó (bằng cách làm chậm đồng hồ riêng), và chờ nó (cái ta đang làm ngay lúc này). Cái ta không thể làm là bước lùi dọc sợi dây thời gian, vì sợi dây thời gian không phải một con đường — nó là chính hành động lớn lên.

Du hành thời gian không phải bất khả vì các nghịch lý. Nó bất khả về sau vì điểm đến đã bị dùng làm nguyên liệu thô để xây hiện tại. Nó khả dĩ về trước vì điểm đến chưa được xây, và tất cả chúng ta đang trên đường đến đó cùng nhau — người nhanh hơn, người chậm hơn.

Xem thêm: Mũi tên Thời gian để hiểu vì sao thời gian chỉ chảy một hướng, và Vì sao c là Giới hạn Tốc độ để hiểu vì sao đi nhanh hơn là cái làm chậm đồng hồ cục bộ của bạn.