Du hành thời gian (xuyên không) WikiEng

Du hành thời gian là hoạt động giả định về việc du hành vào quá khứ hoặc tương lai . Du hành thời gian là một khái niệm trong triết học và tiểu thuyết , đặc biệt là khoa học viễn tưởng . Trong tiểu thuyết , du hành thời gian thường đạt được thông qua việc sử dụng một thiết bị được gọi là cỗ máy thời gian . Ý tưởng về cỗ máy thời gian đã được phổ biến bởi tiểu thuyết The Time Machine năm 1895 của HG Wells . Không chắc chắn liệu du hành thời gian đến quá khứ có khả thi về mặt vật lý hay không. Nếu có thể thực hiện được, du hành như vậy có thể làm nảy sinh các câu hỏi về nhân quả . Du hành thời gian về phía trước, nằm ngoài ý nghĩa thông thường của nhận thức về thời gian , là một hiện tượng được quan sát rộng rãi và được hiểu rõ trong khuôn khổ của thuyết tương đối hẹp và thuyết tương đối rộng . Tuy nhiên, việc khiến một vật thể tiến hoặc chậm hơn vài mili giây so với vật thể khác là không khả thi với công nghệ hiện tại. Đối với du hành thời gian ngược, có thể tìm ra các giải pháp trong thuyết tương đối rộng cho phép thực hiện điều đó, chẳng hạn như một lỗ đen quay . Du hành đến một điểm tùy ý trong không thời gian có rất ít sự hỗ trợ trong vật lý lý thuyết và thường chỉ liên quan đến cơ học lượng tử hoặc lỗ sâu . Lịch sử của khái niệm Du hành thời gian huyền thoại Một số huyền thoại cổ đại mô tả một nhân vật nhảy vọt trong thời gian. Trong thần thoại Hindu, Vishnu Purana đề cập đến câu chuyện về Vua Raivata Kakudmi , người du hành đến thiên đường để gặp đấng sáng tạo Brahma và ngạc nhiên khi biết rằng nhiều thời đại đã trôi qua khi trở về Trái đất. Kinh điển Pāli của Phật giáo đề cập đến tính tương đối của thời gian. Kinh Payasi kể về một trong những đệ tử chính của Đức Phật , Kumara Kassapa , người giải thích với Payasi hoài nghi rằng thời gian trên Thiên đường trôi qua khác với thời gian trên Trái đất. Câu chuyện Nhật Bản về " Urashima Tarō ", [ 5 ] lần đầu tiên được mô tả trong Manyoshu , kể về một ngư dân trẻ tên là Urashima-no-ko (浦嶋子) đến thăm một cung điện dưới nước. Sau ba ngày, anh trở về nhà làng và thấy mình ở tương lai 300 năm, nơi anh đã bị lãng quên, ngôi nhà của anh đã bị phá hủy và gia đình anh đã chết. [ 6 ] Các tôn giáo Áp-ra-ham Một câu chuyện trong Do Thái giáo liên quan đến Honi HaMe'agel , một nhà hiền triết làm phép lạ của thế kỷ thứ nhất trước Công nguyên, là một nhân vật lịch sử được gắn với nhiều huyền thoại. Trong khi đi du lịch một ngày, Honi nhìn thấy một người đàn ông đang trồng một cây carob và hỏi anh ta về nó. Người đàn ông giải thích rằng cây sẽ mất 70 năm để ra quả, và anh ta trồng nó không phải cho chính mình mà cho các thế hệ sau anh ta. Sau ngày hôm đó, Honi ngồi xuống để nghỉ ngơi nhưng ngủ thiếp đi trong 70 năm; khi anh ta thức dậy, anh ta thấy một người đàn ông đang hái quả từ một cây carob đã trưởng thành. Khi được hỏi liệu anh ta có trồng nó không, người đàn ông trả lời rằng anh ta chưa trồng, nhưng ông nội của anh ta đã trồng nó cho anh ta. [ 7 ] [ 8 ] Trong truyền thống Kitô giáo, có một câu chuyện tương tự về " Bảy người ngủ ở Ephesus ", kể về một nhóm những người theo đạo Thiên chúa đầu tiên trốn trong một hang động vào khoảng năm 250 sau Công nguyên, để thoát khỏi sự đàn áp của những người theo đạo Thiên chúa trong thời kỳ trị vì của hoàng đế La Mã Decius . Họ ngủ thiếp đi và thức dậy khoảng 200 năm sau đó trong thời kỳ trị vì của Theodosius II , để phát hiện ra rằng Đế chế đã trở thành Kitô giáo. [ 9 ] [ 10 ] Câu chuyện Kitô giáo này được kể lại bởi đạo Hồi và xuất hiện trong một Sura của Kinh Qur'an , Sura Al-Kahf . [ 11 ] Phiên bản này kể lại một nhóm những người theo thuyết độc thần trẻ tuổi trốn thoát khỏi sự đàn áp trong một hang động và xuất hiện trở lại hàng trăm năm sau đó. Câu chuyện này mô tả sự bảo vệ của thần thánh và sự đình chỉ thời gian. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] Một câu chuyện tương tự khác trong truyền thống Hồi giáo là về Uzair (thường được xác định là Ezra trong Kinh thánh ), người đau buồn vì Jerusalem bị người Babylon phá hủy đến nỗi Chúa đã lấy linh hồn của ông và đưa ông trở lại cuộc sống sau khi Jerusalem được xây dựng lại. Ông cưỡi trên con lừa đã hồi sinh của mình và trở về quê hương. Nhưng mọi người không nhận ra ông, cũng như gia đình ông, ngoại trừ người hầu gái, lúc này đã là một bà lão mù. Ông cầu nguyện với Chúa để chữa khỏi chứng mù của bà và bà có thể nhìn thấy trở lại. Ông gặp lại con trai mình, người nhận ra ông nhờ một nốt ruồi giữa hai vai và lớn tuổi hơn ông. [ 15 ] [ 16 ] Chuyển sang khoa học viễn tưởng Các chủ đề du hành thời gian trong khoa học viễn tưởng và phương tiện truyền thông có thể được nhóm thành ba loại: dòng thời gian bất biến; dòng thời gian có thể thay đổi; và lịch sử thay thế, như trong cách giải thích tương tác nhiều thế giới . [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] Thuật ngữ không phải khoa học 'dòng thời gian' thường được dùng để chỉ tất cả các sự kiện vật lý trong lịch sử, do đó, khi các sự kiện thay đổi, người du hành thời gian được mô tả là tạo ra một dòng thời gian mới. [ 20 ] Những câu chuyện khoa học viễn tưởng đầu tiên có các nhân vật ngủ nhiều năm và tỉnh dậy trong một xã hội đã thay đổi, hoặc được đưa về quá khứ thông qua các phương tiện siêu nhiên. Trong số đó có L'An 2440, rêve s'il en fût jamais ( Năm 2440: Một giấc mơ nếu từng có một , 1770) của Louis-Sébastien Mercier , Rip Van Winkle (1819) của Washington Irving , Looking Backward (1888) của Edward Bellamy và When the Sleeper Awakes (1899) của HG Wells. Giấc ngủ kéo dài được sử dụng như một phương tiện du hành thời gian trong những câu chuyện này. [ 21 ] Ngày tháng của tác phẩm sớm nhất về du hành ngược thời gian vẫn chưa chắc chắn. Tiểu thuyết Trung Quốc A Supplement to the West ( khoảng năm  1640 ) của Dong Yue có những tấm gương ma thuật và cổng ngọc bích kết nối nhiều điểm khác nhau trong thời gian. Nhân vật chính Tôn Ngộ Không du hành ngược thời gian đến "Thế giới của người xưa" (triều đại nhà Tần ) để lấy một chiếc chuông ma thuật và sau đó du hành tới "Thế giới của tương lai" (triều đại nhà Tống ) để tìm một vị hoàng đế đã bị lưu đày trong thời gian. Tuy nhiên, du hành thời gian diễn ra bên trong một thế giới giấc mơ ảo tưởng do nhân vật phản diện tạo ra để đánh lạc hướng và bẫy anh ta. [ 22 ] Hồi ký thế kỷ 20 (1733) của Samuel Madden là một loạt các bức thư từ các đại sứ Anh vào năm 1997 và 1998 gửi cho các nhà ngoại giao trong quá khứ, truyền đạt các điều kiện chính trị và tôn giáo của tương lai. [ 23 ] : 95–96  Vì người kể chuyện nhận được những lá thư này từ thiên thần hộ mệnh của mình , Paul Alkon gợi ý trong cuốn sách Origins of Futuristic Fiction của mình rằng "người du hành thời gian đầu tiên trong văn học Anh là một thiên thần hộ mệnh". [ 23 ] : 85  Madden không giải thích làm thế nào thiên thần có được những tài liệu này, nhưng Alkon khẳng định rằng Madden "xứng đáng được công nhận là người đầu tiên đùa giỡn với ý tưởng phong phú về du hành thời gian dưới dạng một hiện vật được gửi ngược từ tương lai để được khám phá ở hiện tại". [ 23 ] : 95–96  Trong tuyển tập khoa học viễn tưởng Far Boundaries (1951), biên tập viên August Derleth tuyên bố rằng một truyện ngắn đầu tiên về du hành thời gian là An Anachronism; hay, Missing One's Coach , được viết cho Tạp chí Văn học Dublin [ 24 ] bởi một tác giả ẩn danh trong ấn bản tháng 6 năm 1838 . [ 25 ] : 3  Trong khi người kể chuyện chờ dưới gốc cây để xe ngựa đưa anh ta ra khỏi Newcastle upon Tyne , anh ta được đưa ngược thời gian hơn một nghìn năm. Anh ta gặp Đức Bede đáng kính trong một tu viện và giải thích cho ngài về những diễn biến của các thế kỷ sắp tới. Tuy nhiên, câu chuyện không bao giờ làm rõ liệu những sự kiện này là có thật hay chỉ là một giấc mơ. [ 25 ] : 11–38  Một tác phẩm đầu khác về du hành thời gian là The Forebears of Kalimeros: Alexander, son of Philip of Macedon của Alexander Veltmanđược xuất bản vào năm 1836. [ 26 ] Ông bà Fezziwig nhảy múa trong cảnh tượng mà Hồn ma Giáng sinh quá khứ cho Scrooge thấy . A Christmas Carol (1843) của Charles Dickens có những mô tả ban đầu về du hành thời gian huyền bí theo cả hai hướng, khi nhân vật chính, Ebenezer Scrooge, được đưa đến quá khứ và tương lai của Giáng sinh. Những câu chuyện khác sử dụng cùng một khuôn mẫu, trong đó một nhân vật tự nhiên đi ngủ và khi thức dậy thấy mình ở một thời điểm khác. [ 27 ] Một ví dụ rõ ràng hơn về du hành thời gian ngược được tìm thấy trong cuốn sách Paris avant les hommes ( Paris trước con người ) năm 1861 của nhà thực vật học và địa chất người Pháp Pierre Boitard , được xuất bản sau khi ông qua đời. Trong câu chuyện này, nhân vật chính được đưa đến quá khứ thời tiền sử bằng phép thuật của một "con quỷ què" (một cách chơi chữ tiếng Pháp dựa trên tên của Boitard), nơi anh ta gặp một con Plesiosaur và một tổ tiên giống vượn và có thể tương tác với các sinh vật cổ đại. [ 28 ] "Hands Off" (1881) của Edward Everett Hale [ 29 ] kể câu chuyện về một sinh vật vô danh, có thể là linh hồn của một người mới chết, can thiệp vào lịch sử Ai Cập cổ đại bằng cách ngăn cản việc bắt Joseph làm nô lệ. Đây có thể là câu chuyện đầu tiên có lịch sử thay thế được tạo ra do du hành thời gian. [ 30 ] : 54  Cỗ máy thời gian đầu Một trong những câu chuyện đầu tiên có sự du hành thời gian bằng máy móc là " Chiếc đồng hồ quay ngược " của Edward Page Mitchell , [ 31 ] xuất hiện trên tờ New York Sun năm 1881. Tuy nhiên, cơ chế này gần như là tưởng tượng. Một chiếc đồng hồ khác thường, khi được lên dây cót, sẽ chạy ngược và đưa những người ở gần đó quay ngược thời gian. Tác giả không giải thích nguồn gốc hoặc tính chất của chiếc đồng hồ. [ 30 ] : 55  El Anacronópete (1887) của Enrique Gaspar y Rimbau có thể là câu chuyện đầu tiên có sự xuất hiện của một con tàu được chế tạo để du hành xuyên thời gian. [ 32 ] [ 33 ] Andrew Sawyer đã bình luận rằng câu chuyện "có vẻ là mô tả văn học đầu tiên về một cỗ máy thời gian được ghi nhận cho đến nay", đồng thời nói thêm rằng "câu chuyện Chiếc đồng hồ quay ngược (1881) của Edward Page Mitchell thường được mô tả là câu chuyện đầu tiên về cỗ máy thời gian, nhưng tôi không chắc rằng một chiếc đồng hồ thực sự được tính". [ 34 ] Cỗ máy thời gian (1895) của HG Wells đã phổ biến khái niệm du hành thời gian bằng phương tiện cơ học. [ 35 ] Du hành thời gian trong vật lý Một số lý thuyết, đáng chú ý nhất là thuyết tương đối hẹp và thuyết tương đối rộng , cho rằng hình học phù hợp của không thời gian hoặc các loại chuyển động cụ thể trong không gian có thể cho phép du hành thời gian vào quá khứ và tương lai nếu các hình học hoặc chuyển động này là khả thi. [ 36 ] : 499  Trong các bài báo kỹ thuật, các nhà vật lý thảo luận về khả năng của các đường cong giống thời gian khép kín , là các đường thế giới tạo thành các vòng khép kín trong không thời gian, cho phép các vật thể quay trở lại quá khứ của chính chúng. Người ta biết rằng có các giải pháp cho các phương trình của thuyết tương đối rộng mô tả các không thời gian chứa các đường cong giống thời gian khép kín, chẳng hạn như không thời gian Gödel , nhưng tính hợp lý về mặt vật lý của các giải pháp này vẫn chưa chắc chắn. Nhiều người trong cộng đồng khoa học tin rằng du hành ngược thời gian là rất khó có thể xảy ra. Bất kỳ lý thuyết nào cho phép du hành thời gian sẽ dẫn đến các vấn đề tiềm ẩn về nhân quả . [ 37 ] Ví dụ kinh điển về một vấn đề liên quan đến nhân quả là " nghịch lý ông nội ", trong đó giả định việc du hành về quá khứ và can thiệp vào quá trình thụ thai của tổ tiên (thường được trích dẫn là nguyên nhân khiến tổ tiên qua đời trước khi thụ thai). Một số nhà vật lý, chẳng hạn như Novikov và Deutsch, cho rằng những loại nghịch lý thời gian này có thể tránh được thông qua nguyên lý tự nhất quán của Novikov hoặc một biến thể của cách giải thích nhiều thế giới với các thế giới tương tác. [ 38 ] thuyết tương đối tổng quát Du hành thời gian về quá khứ về mặt lý thuyết là có thể trong một số hình học không thời gian tương đối rộng cho phép du hành nhanh hơn tốc độ ánh sáng , chẳng hạn như dây vũ trụ , lỗ sâu có thể đi qua và ổ đĩa Alcubierre . [ 39 ] [ 40 ] : 33–130  Lý thuyết tương đối rộng gợi ý một cơ sở khoa học cho khả năng du hành ngược thời gian trong một số tình huống bất thường, mặc dù các lập luận từ lực hấp dẫn bán cổ điển cho thấy rằng khi các hiệu ứng lượng tử được kết hợp vào thuyết tương đối rộng, những lỗ hổng này có thể được đóng lại. [ 41 ] Những lập luận bán cổ điển này đã dẫn Stephen Hawking đến việc xây dựng phỏng đoán bảo vệ niên đại , cho rằng các định luật cơ bản của tự nhiên ngăn cản du hành thời gian, [ 42 ] nhưng các nhà vật lý không thể đưa ra phán quyết dứt khoát về vấn đề này nếu không có một lý thuyết về lực hấp dẫn lượng tử để kết hợp cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng thành một lý thuyết hoàn toàn thống nhất. [ 43 ] [ 44 ] : 150  Các hình học không gian thời gian khác nhau Thuyết tương đối tổng quát mô tả vũ trụ theo một hệ phương trình trường xác định metric , hay hàm khoảng cách, của không thời gian. Có những giải pháp chính xác cho các phương trình này bao gồm các đường cong giống thời gian khép kín , là các đường thế giới tự cắt nhau; một số điểm trong tương lai nhân quả của đường thế giới cũng nằm trong quá khứ nhân quả của nó, một tình huống có thể được mô tả là du hành thời gian. Một giải pháp như vậy lần đầu tiên được đề xuất bởi Kurt Gödel , một giải pháp được gọi là metric Gödel , nhưng giải pháp của ông (và những người khác) đòi hỏi vũ trụ phải có các đặc điểm vật lý mà nó dường như không có, [ 36 ] : 499  chẳng hạn như sự quay và thiếu sự giãn nở của Hubble . Liệu thuyết tương đối tổng quát có cấm các đường cong giống thời gian khép kín cho tất cả các điều kiện thực tế hay không vẫn đang được nghiên cứu. [ 45 ] Lỗ sâu Lỗ sâu là một không thời gian cong vênh giả thuyết được phép theo các phương trình trường Einstein của thuyết tương đối rộng. [ 46 ] : 100  Một cỗ máy du hành thời gian được đề xuất sử dụng một lỗ sâu có thể đi qua về mặt giả thuyết sẽ hoạt động theo cách sau: Một đầu của lỗ sâu được tăng tốc đến một phần đáng kể của tốc độ ánh sáng, có thể với một số hệ thống đẩy tiên tiến , và sau đó được đưa trở lại điểm xuất phát. Ngoài ra, một cách khác là lấy một lối vào của lỗ sâu và di chuyển nó đến bên trong trường hấp dẫn của một vật thể có lực hấp dẫn cao hơn lối vào kia, sau đó đưa nó trở lại vị trí gần lối vào kia. Đối với cả hai phương pháp này, sự giãn nở thời gian khiến cho đầu của lỗ sâu đã được di chuyển có tuổi thọ ít hơn hoặc trở nên "trẻ hơn" so với đầu đứng yên khi được người quan sát bên ngoài nhìn thấy; tuy nhiên, thời gian kết nối khác nhau qua lỗ sâu so với bên ngoài nó, do đó, các đồng hồ đồng bộ ở cả hai đầu của lỗ sâu sẽ luôn đồng bộ như được nhìn thấy bởi một người quan sát đi qua lỗ sâu, bất kể hai đầu di chuyển như thế nào. [ 36 ] : 502  Điều này có nghĩa là một người quan sát đi vào đầu "trẻ hơn" sẽ thoát ra khỏi đầu "cũ hơn" tại thời điểm mà nó có cùng độ tuổi với đầu "trẻ hơn", về cơ bản là quay ngược thời gian như được nhìn thấy bởi một người quan sát từ bên ngoài. Một hạn chế đáng kể của một cỗ máy thời gian như vậy là chỉ có thể quay ngược thời gian xa như thời điểm ban đầu tạo ra cỗ máy; [ 36 ] : 503  về bản chất, nó giống một con đường xuyên thời gian hơn là một thiết bị tự di chuyển theo thời gian và nó sẽ không cho phép bản thân công nghệ bị di chuyển ngược thời gian. Theo các lý thuyết hiện tại về bản chất của lỗ sâu, việc xây dựng một lỗ sâu có thể đi qua được sẽ đòi hỏi sự tồn tại của một chất có năng lượng âm , thường được gọi là " vật chất kỳ lạ ". Về mặt kỹ thuật, không thời gian lỗ sâu đòi hỏi sự phân bố năng lượng vi phạm nhiều điều kiện năng lượng khác nhau , chẳng hạn như điều kiện năng lượng không cùng với các điều kiện năng lượng yếu, mạnh và trội. Tuy nhiên, người ta biết rằng các hiệu ứng lượng tử có thể dẫn đến các vi phạm nhỏ có thể đo được của điều kiện năng lượng không, [ 46 ] : 101  và nhiều nhà vật lý tin rằng năng lượng âm cần thiết thực sự có thể xảy ra do hiệu ứng Casimir trong vật lý lượng tử. [ 47 ] Mặc dù các tính toán ban đầu cho thấy rằng cần một lượng năng lượng âm rất lớn, nhưng các tính toán sau đó cho thấy rằng lượng năng lượng âm có thể được làm nhỏ tùy ý. [ 48 ] Năm 1993, Matt Visser lập luận rằng hai miệng của một lỗ sâu với sự khác biệt về đồng hồ cảm ứng như vậy không thể được đưa lại gần nhau mà không gây ra trường lượng tử và các hiệu ứng hấp dẫn khiến lỗ sâu sụp đổ hoặc hai miệng đẩy nhau. [ 49 ] Do đó, hai miệng không thể được đưa đủ gần để vi phạm nhân quả diễn ra. Tuy nhiên, trong một bài báo năm 1997, Visser đưa ra giả thuyết rằng một cấu hình " vòng La Mã " phức tạp (được đặt theo tên của Tom Roman) gồm N số lỗ sâu được sắp xếp theo một đa giác đối xứng vẫn có thể hoạt động như một cỗ máy thời gian, mặc dù ông kết luận rằng đây có nhiều khả năng là một sai sót trong lý thuyết hấp dẫn lượng tử cổ điển hơn là bằng chứng cho thấy vi phạm nhân quả là có thể. [ 50 ] Các cách tiếp cận khác dựa trên thuyết tương đối rộng Một cách tiếp cận khác liên quan đến một xi lanh quay dày đặc thường được gọi là xi lanh Tipler , một giải pháp GR được Willem Jacob van Stockum [ 51 ] phát hiện vào năm 1936 và Kornel Lanczos [ 52 ] vào năm 1924, nhưng không được công nhận là cho phép các đường cong giống thời gian khép kín [ 53 ] : 21  cho đến khi có một phân tích của Frank Tipler [ 54 ] vào năm 1974. Nếu một xi lanh dài vô hạn và quay đủ nhanh quanh trục dài của nó, thì một tàu vũ trụ bay xung quanh xi lanh theo đường xoắn ốc có thể du hành ngược thời gian (hoặc tiến về phía trước, tùy thuộc vào hướng xoắn ốc của nó). Tuy nhiên, mật độ và tốc độ cần thiết là quá lớn đến mức vật chất thông thường không đủ mạnh để xây dựng nó. Nhà vật lý Ronald Mallett đang cố gắng tái tạo các điều kiện của một lỗ đen quay bằng tia laser vòng, để bẻ cong không thời gian và cho phép du hành thời gian. [ 55 ] Một phản đối cơ bản hơn đối với các kế hoạch du hành thời gian dựa trên các hình trụ quay hoặc các dây vũ trụ đã được đưa ra bởi Stephen Hawking, người đã chứng minh một định lý cho thấy rằng theo thuyết tương đối rộng, không thể chế tạo một cỗ máy thời gian thuộc loại đặc biệt (một "cỗ máy thời gian với chân trời Cauchy được tạo ra một cách chặt chẽ") trong một vùng mà điều kiện năng lượng yếu được thỏa mãn, nghĩa là vùng đó không chứa bất kỳ vật chất nào có mật độ năng lượng âm ( vật chất kỳ lạ ). Các giải pháp như Tipler giả định các hình trụ có chiều dài vô hạn, dễ phân tích về mặt toán học hơn và mặc dù Tipler gợi ý rằng một hình trụ hữu hạn có thể tạo ra các đường cong giống thời gian khép kín nếu tốc độ quay đủ nhanh, [ 53 ] : 169  ông đã không chứng minh điều này. Nhưng Hawking chỉ ra rằng vì định lý của ông, "điều đó không thể thực hiện được với mật độ năng lượng dương ở mọi nơi! Tôi có thể chứng minh rằng để chế tạo một cỗ máy thời gian hữu hạn, bạn cần năng lượng âm". [ 44 ] : 96  Kết quả này xuất phát từ bài báo năm 1992 của Hawking về phỏng đoán bảo vệ niên đại , mà Hawking phát biểu là "Các định luật vật lý không cho phép xuất hiện các đường cong thời gian khép kín." [ 42 ] Vật lý lượng tử Định lý không giao tiếp Khi một tín hiệu được gửi từ một vị trí và được nhận ở một vị trí khác, thì miễn là tín hiệu di chuyển với tốc độ ánh sáng hoặc chậm hơn, thì toán học về tính đồng thời trong thuyết tương đối cho thấy rằng tất cả các hệ quy chiếu đều đồng ý rằng sự kiện truyền xảy ra trước sự kiện tiếp nhận. Khi tín hiệu di chuyển nhanh hơn ánh sáng, nó được nhận trước khi được gửi đi, trong tất cả các hệ quy chiếu. [ 56 ] Có thể nói rằng tín hiệu đã di chuyển ngược thời gian. Kịch bản giả định này đôi khi được gọi là phản điện thoại tachyonic . [ 57 ] Các hiện tượng cơ học lượng tử như dịch chuyển tức thời lượng tử , nghịch lý EPR hoặc vướng víu lượng tử có thể tạo ra một cơ chế cho phép giao tiếp nhanh hơn ánh sáng (FTL) hoặc du hành thời gian, và trên thực tế, một số cách giải thích về cơ học lượng tử như cách giải thích của Bohm cho rằng một số thông tin đang được trao đổi giữa các hạt ngay lập tức để duy trì mối tương quan giữa các hạt. [ 58 ] Hiệu ứng này được Einstein gọi là " hành động kỳ lạ ở khoảng cách xa ". Tuy nhiên, thực tế là tính nhân quả được bảo toàn trong cơ học lượng tử là một kết quả nghiêm ngặt trong các lý thuyết trường lượng tử hiện đại , và do đó các lý thuyết hiện đại không cho phép du hành thời gian hoặc giao tiếp FTL . Trong bất kỳ trường hợp cụ thể nào mà FTL được tuyên bố, các phân tích chi tiết hơn đã chứng minh rằng để có được tín hiệu, một số hình thức giao tiếp cổ điển cũng phải được sử dụng. [ 59 ] Định lý không giao tiếp cũng đưa ra bằng chứng chung rằng sự vướng víu lượng tử không thể được sử dụng để truyền thông tin nhanh hơn các tín hiệu cổ điển. Diễn giải tương tác nhiều thế giới Một biến thể của cách diễn giải đa thế giới (MWI) của Hugh Everett về cơ học lượng tử đưa ra một giải pháp cho nghịch lý ông nội liên quan đến việc người du hành thời gian đến một vũ trụ khác với vũ trụ mà họ đến; người ta cho rằng vì người du hành đến trong lịch sử của một vũ trụ khác chứ không phải lịch sử của chính họ, nên đây không phải là du hành thời gian "thực sự". [ 60 ] Cách diễn giải đa thế giới được chấp nhận cho rằng tất cả các sự kiện lượng tử có thể xảy ra đều có thể xảy ra trong các lịch sử loại trừ lẫn nhau. [ 61 ] Tuy nhiên, một số biến thể cho phép các vũ trụ khác nhau tương tác. Khái niệm này thường được sử dụng nhất trong khoa học viễn tưởng, nhưng một số nhà vật lý như David Deutsch đã gợi ý rằng một người du hành thời gian sẽ kết thúc trong một lịch sử khác với lịch sử mà anh ta bắt đầu. [ 62 ] [ 63 ] Mặt khác, Stephen Hawking đã lập luận rằng ngay cả khi MWI là đúng, chúng ta nên mong đợi mỗi người du hành thời gian trải nghiệm một lịch sử tự nhất quán duy nhất, do đó, những người du hành thời gian vẫn ở trong thế giới của riêng họ thay vì du hành đến một thế giới khác. [ 64 ] Nhà vật lý Allen Everett lập luận rằng cách tiếp cận của Deutsch "bao gồm việc sửa đổi các nguyên lý cơ bản của cơ học lượng tử; nó chắc chắn vượt ra ngoài việc chỉ áp dụng MWI". Everett cũng lập luận rằng ngay cả khi cách tiếp cận của Deutsch là đúng, nó sẽ ngụ ý rằng bất kỳ vật thể vĩ mô nào bao gồm nhiều hạt sẽ bị tách ra khi du hành ngược thời gian qua một lỗ sâu, với các hạt khác nhau xuất hiện ở các thế giới khác nhau. [ 38 ] Kết quả thực nghiệm Một số thí nghiệm được thực hiện tạo ra ấn tượng về quan hệ nhân quả đảo ngược , nhưng lại không chứng minh được điều đó khi xem xét kỹ hơn. Thí nghiệm tẩy lượng tử lựa chọn trễ do Marlan Scully thực hiện liên quan đến các cặp photon vướng víu được chia thành "photon tín hiệu" và "photon nhàn rỗi", với các photon tín hiệu xuất hiện từ một trong hai vị trí và vị trí của chúng sau đó được đo như trong thí nghiệm khe đôi . Tùy thuộc vào cách đo photon nhàn rỗi, người thử nghiệm có thể biết photon tín hiệu xuất hiện từ vị trí nào trong hai vị trí hoặc "xóa" thông tin đó. Mặc dù các photon tín hiệu có thể được đo trước khi đưa ra lựa chọn về các photon nhàn rỗi, nhưng lựa chọn này dường như xác định ngược lại xem có quan sát thấy mẫu giao thoa hay không khi người ta liên hệ các phép đo photon nhàn rỗi với các photon tín hiệu tương ứng. Tuy nhiên, vì giao thoa chỉ có thể được quan sát thấy sau khi các photon nhàn rỗi được đo và chúng được liên hệ với các photon tín hiệu, nên không có cách nào để người thử nghiệm biết trước lựa chọn nào sẽ được đưa ra chỉ bằng cách nhìn vào các photon tín hiệu, mà chỉ bằng cách thu thập thông tin cổ điển từ toàn bộ hệ thống; do đó, tính nhân quả được bảo toàn. [ 65 ] Thí nghiệm của Lijun Wang cũng có thể cho thấy sự vi phạm tính nhân quả vì nó giúp có thể gửi các gói sóng qua một bóng đèn khí caesium theo cách mà gói sóng dường như thoát khỏi bóng đèn 62 nano giây trước khi đi vào, nhưng một gói sóng không phải là một vật thể được xác định rõ ràng duy nhất mà là tổng của nhiều sóng có tần số khác nhau (xem phân tích Fourier ), và gói sóng có thể dường như di chuyển nhanh hơn ánh sáng hoặc thậm chí ngược thời gian ngay cả khi không có sóng thuần túy nào trong tổng sóng đó thực hiện như vậy. Hiệu ứng này không thể được sử dụng để gửi bất kỳ vật chất, năng lượng hoặc thông tin nào nhanh hơn ánh sáng, [ 66 ] vì vậy thí nghiệm này được hiểu là cũng không vi phạm tính nhân quả. Các nhà vật lý Günter Nimtz và Alfons Stahlhofen, thuộc Đại học Koblenz , tuyên bố đã vi phạm thuyết tương đối của Einstein bằng cách truyền các photon nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Họ nói rằng họ đã tiến hành một thí nghiệm trong đó các photon vi sóng di chuyển "ngay lập tức" giữa một cặp lăng kính được di chuyển cách nhau tới 3 ft (0,91 m), sử dụng một hiện tượng được gọi là hiệu ứng đường hầm lượng tử . Nimtz nói với tạp chí New Scientist : "Hiện tại, đây là trường hợp vi phạm thuyết tương đối hẹp duy nhất mà tôi biết". Tuy nhiên, các nhà vật lý khác cho biết hiện tượng này không cho phép thông tin được truyền đi nhanh hơn ánh sáng. Aephraim M. Steinberg , một chuyên gia quang học lượng tử tại Đại học Toronto , Canada, sử dụng phép so sánh về một chuyến tàu chạy từ Chicago đến New York, nhưng thả các toa tàu tại mỗi ga trên đường đi, do đó tâm của chuyến tàu di chuyển về phía trước tại mỗi điểm dừng; theo cách này, tốc độ của tâm đoàn tàu vượt quá tốc độ của bất kỳ toa tàu riêng lẻ nào. [ 67 ] Shengwang Du tuyên bố trong một tạp chí được bình duyệt ngang hàng rằng ông đã quan sát các tiền thân của photon đơn lẻ , nói rằng chúng di chuyển không nhanh hơn c trong chân không. Thí nghiệm của ông liên quan đến ánh sáng chậm cũng như truyền ánh sáng qua chân không. Ông đã tạo ra hai photon đơn lẻ , truyền một qua các nguyên tử rubidium đã được làm lạnh bằng tia laser (do đó làm chậm ánh sáng) và truyền một qua chân không. Cả hai lần, rõ ràng là các tiền thân đều đi trước các vật thể chính của photon và tiền thân di chuyển với tốc độ c trong chân không. Theo Du, điều này ngụ ý rằng không có khả năng ánh sáng di chuyển nhanh hơn c và do đó, không có khả năng vi phạm tính nhân quả. [ 68 ] Sự vắng mặt của những người du hành thời gian từ tương lai Nhiều người cho rằng sự vắng mặt của những người du hành thời gian từ tương lai chứng tỏ rằng công nghệ như vậy sẽ không bao giờ được phát triển, cho thấy rằng điều đó là không thể. Điều này tương tự như nghịch lý Fermi liên quan đến việc không có bằng chứng về sự sống ngoài trái đất. Vì sự vắng mặt của những vị khách ngoài trái đất không chứng minh rõ ràng rằng họ không tồn tại, nên sự vắng mặt của những người du hành thời gian không chứng minh được việc du hành thời gian là không thể về mặt vật lý; có thể là du hành thời gian là khả thi về mặt vật lý nhưng không bao giờ được phát triển hoặc được sử dụng một cách thận trọng. Carl Sagan đã từng gợi ý về khả năng những người du hành thời gian có thể ở đây nhưng đang che giấu sự tồn tại của họ hoặc không được công nhận là những người du hành thời gian. [ 43 ] Một số phiên bản của thuyết tương đối rộng cho rằng việc du hành thời gian chỉ có thể khả thi trong một vùng không thời gian bị cong vênh theo một cách nhất định, [ cần làm rõ ] và do đó những người du hành thời gian sẽ không thể du hành trở lại các vùng trước đó trong không thời gian, trước khi vùng này tồn tại. Stephen Hawking tuyên bố rằng điều này sẽ giải thích tại sao thế giới vẫn chưa bị "những du khách từ tương lai" tràn ngập. [ 64 ] Một số thí nghiệm đã được tiến hành để cố gắng thu hút con người tương lai, những người có thể phát minh ra công nghệ du hành thời gian, quay trở lại và trình diễn nó cho những người ở thời điểm hiện tại. Các sự kiện như Ngày đích đến của Perth , Hội nghị du hành thời gian của MIT và Tiệc chiêu đãi dành cho du hành thời gian của Stephen Hawking đã công khai rầm rộ các "quảng cáo" cố định về thời gian và địa điểm gặp gỡ cho những du hành thời gian tương lai. [ 69 ] [ 70 ] Năm 1982, một nhóm ở Baltimore , Maryland , tự nhận mình là Krononauts, đã tổ chức một sự kiện kiểu này để chào đón du khách từ tương lai. [ 71 ] [ 72 ] Những thí nghiệm này chỉ có khả năng tạo ra một kết quả tích cực chứng minh sự tồn tại của du hành thời gian, nhưng cho đến nay vẫn thất bại—không có nhà du hành thời gian nào được biết là đã tham dự bất kỳ sự kiện nào. Một số phiên bản của cách giải thích nhiều thế giới có thể được sử dụng để gợi ý rằng con người trong tương lai đã du hành ngược thời gian, nhưng đã du hành trở lại thời gian và địa điểm gặp gỡ trong một vũ trụ song song . [ 73 ] Sự giãn nở thời gian Sự giãn nở thời gian theo chiều ngang. Các chấm màu xanh biểu diễn một xung ánh sáng. Mỗi cặp chấm có ánh sáng "nảy" giữa chúng là một chiếc đồng hồ. Đối với mỗi nhóm đồng hồ, nhóm còn lại dường như đang tích tắc chậm hơn, vì xung ánh sáng của đồng hồ chuyển động phải di chuyển một khoảng cách lớn hơn xung ánh sáng của đồng hồ đứng yên. Đúng vậy, mặc dù các đồng hồ giống hệt nhau và chuyển động tương đối của chúng là hoàn toàn thuận nghịch. Có rất nhiều bằng chứng quan sát được về sự giãn nở thời gian trong thuyết tương đối hẹp [ 74 ] và sự giãn nở thời gian hấp dẫn trong thuyết tương đối rộng, [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] ví dụ như trong quan sát nổi tiếng và dễ sao chép về sự phân rã muon trong khí quyển . [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ] Thuyết tương đối phát biểu rằng tốc độ ánh sáng là bất biến đối với mọi người quan sát trong mọi hệ quy chiếu ; nghĩa là, nó luôn giống nhau. Sự giãn nở thời gian là hệ quả trực tiếp của sự bất biến của tốc độ ánh sáng. [ 80 ] Sự giãn nở thời gian có thể được coi theo nghĩa hạn chế là "du hành thời gian vào tương lai": một người có thể sử dụng sự giãn nở thời gian để một lượng nhỏ thời gian riêng trôi qua đối với họ, trong khi một lượng lớn thời gian riêng trôi qua ở nơi khác. Điều này có thể đạt được bằng cách di chuyển với tốc độ tương đối tính hoặc thông qua tác động của trọng lực . [ 81 ] Đối với hai chiếc đồng hồ giống hệt nhau chuyển động tương đối với nhau mà không tăng tốc, mỗi chiếc đồng hồ sẽ đo chiếc kia chạy chậm hơn. Điều này có thể xảy ra do tính tương đối của sự đồng thời . Tuy nhiên, tính đối xứng bị phá vỡ nếu một chiếc đồng hồ tăng tốc, khiến thời gian trôi qua của một chiếc đồng hồ kém hơn chiếc kia. Nghịch lý sinh đôi mô tả điều này: một người song sinh vẫn ở trên Trái đất, trong khi người kia trải qua quá trình tăng tốc đến tốc độ tương đối tính khi họ di chuyển vào không gian, quay lại và quay trở lại Trái đất; người song sinh đang di chuyển có tuổi thọ ít hơn người song sinh ở lại Trái đất, do sự giãn nở thời gian xảy ra trong quá trình tăng tốc của họ. Thuyết tương đối rộng coi các hiệu ứng của gia tốc và các hiệu ứng của trọng lực là tương đương nhau và cho thấy sự giãn nở thời gian cũng xảy ra trong các giếng trọng lực , với một chiếc đồng hồ sâu hơn trong giếng chạy chậm hơn; hiệu ứng này được tính đến khi hiệu chuẩn các đồng hồ trên các vệ tinh của Hệ thống Định vị Toàn cầu và nó có thể dẫn đến sự khác biệt đáng kể về tốc độ lão hóa đối với những người quan sát ở các khoảng cách khác nhau từ một giếng trọng lực lớn như một lỗ đen . [ 40 ] : 33–130  Một cỗ máy thời gian sử dụng nguyên lý này có thể là, ví dụ, một vỏ hình cầu có đường kính năm mét và khối lượng của Sao Mộc . Một người ở trung tâm của nó sẽ du hành về phía trước trong thời gian với tốc độ chậm hơn bốn lần so với những người quan sát ở xa. Việc ép khối lượng của một hành tinh lớn vào một cấu trúc nhỏ như vậy được kỳ vọng là không nằm trong khả năng công nghệ của con người trong tương lai gần. [ 40 ] : 76–140  Với các công nghệ hiện tại, chỉ có thể khiến một du khách già đi ít hơn những người bạn đồng hành trên Trái đất trong vài mili giây sau vài trăm ngày du hành vũ trụ. [ 82 ] Triết lý Các nhà triết học đã thảo luận về triết học không gian và thời gian ít nhất là từ thời Hy Lạp cổ đại ; ví dụ, Parmenides đã trình bày quan điểm cho rằng thời gian là một ảo ảnh. Nhiều thế kỷ sau, Isaac Newton ủng hộ ý tưởng về thời gian tuyệt đối , trong khi người đương thời của ông là Gottfried Wilhelm Leibniz cho rằng thời gian chỉ là mối quan hệ giữa các sự kiện và nó không thể được diễn đạt một cách độc lập. Cách tiếp cận sau này cuối cùng đã đưa đến không thời gian của thuyết tương đối . [ 83 ] Chủ nghĩa hiện tại so với chủ nghĩa vĩnh cửu Nhiều nhà triết học đã lập luận rằng thuyết tương đối hàm ý thuyết vĩnh cửu , ý tưởng cho rằng quá khứ và tương lai tồn tại theo nghĩa thực, không chỉ là những thay đổi đã xảy ra hoặc sẽ xảy ra ở hiện tại. [ 84 ] Nhà triết học khoa học Dean Rickles không đồng ý với một số điều kiện, nhưng lưu ý rằng "sự đồng thuận giữa các nhà triết học dường như là thuyết tương đối hẹp và thuyết tương đối rộng không tương thích với thuyết hiện tại". [ 85 ] Một số nhà triết học coi thời gian là một chiều bằng với các chiều không gian, rằng các sự kiện trong tương lai "đã có ở đó" theo cùng nghĩa các địa điểm khác nhau tồn tại và không có dòng chảy khách quan của thời gian; tuy nhiên, quan điểm này đang bị tranh cãi. [ 86 ] Chủ nghĩa hiện tại là một trường phái triết học cho rằng tương lai và quá khứ chỉ tồn tại như những thay đổi đã xảy ra hoặc sẽ xảy ra với hiện tại, và chúng không có sự tồn tại thực sự của riêng chúng. Theo quan điểm này, du hành thời gian là không thể vì không có tương lai hay quá khứ nào để du hành đến. [ 84 ] Keller và Nelson đã lập luận rằng ngay cả khi các vật thể trong quá khứ và tương lai không tồn tại, vẫn có thể có những sự thật chắc chắn về các sự kiện trong quá khứ và tương lai, và do đó, có thể một sự thật trong tương lai về một người du hành thời gian quyết định du hành ngược về thời điểm hiện tại có thể giải thích cho sự xuất hiện thực sự của người du hành thời gian ở hiện tại; [ 87 ] những quan điểm này bị một số tác giả phản đối. [ 88 ] Nghịch lý ông nội Một phản đối phổ biến đối với ý tưởng du hành ngược thời gian được đưa ra trong nghịch lý ông nội hoặc lập luận về việc tự giết trẻ sơ sinh. [ 89 ] Nếu một người có thể quay ngược thời gian, những sự bất nhất và mâu thuẫn sẽ xảy ra nếu người du hành thời gian thay đổi bất cứ điều gì; có một mâu thuẫn nếu quá khứ trở nên khác so với cách nó đang diễn ra . [ 90 ] [ 91 ] Nghịch lý này thường được mô tả với một người du hành về quá khứ và giết chết ông nội của chính mình, ngăn cản sự tồn tại của cha hoặc mẹ mình, và do đó ngăn cản sự tồn tại của chính họ. [ 43 ] Các nhà triết học đặt câu hỏi liệu những nghịch lý này có chứng minh được việc du hành thời gian là không thể hay không. Một số nhà triết học trả lời những nghịch lý này bằng cách lập luận rằng có thể du hành ngược thời gian là có thể nhưng không thể thực sự thay đổi quá khứ theo bất kỳ cách nào, [ 92 ] một ý tưởng tương tự như nguyên lý tự nhất quán Novikov được đề xuất trong vật lý. Nghịch lý bản thể học Khả năng hợp thành Theo lý thuyết triết học về khả năng hợp nhất , những gì có thể xảy ra, ví dụ như trong bối cảnh du hành thời gian, phải được cân nhắc so với bối cảnh của mọi thứ liên quan đến tình huống. Nếu quá khứ là một cách nhất định, thì không thể có cách nào khác. Những gì có thể xảy ra khi một người du hành thời gian ghé thăm quá khứ bị giới hạn ở những gì đã xảy ra, để ngăn ngừa các mâu thuẫn logic. [ 93 ] Nguyên tắc tự nhất quán Nguyên lý tự nhất quán của Novikov , được đặt theo tên của Igor Dmitrievich Novikov , nêu rằng bất kỳ hành động nào do người du hành thời gian hoặc vật thể du hành ngược thời gian thực hiện đều là một phần của lịch sử từ đầu đến cuối, và do đó, người du hành thời gian không thể "thay đổi" lịch sử theo bất kỳ cách nào. Tuy nhiên, hành động của người du hành thời gian có thể là nguyên nhân gây ra các sự kiện trong quá khứ của chính họ, điều này dẫn đến khả năng xảy ra nhân quả tuần hoàn , đôi khi được gọi là nghịch lý tiền định, [ 94 ] nghịch lý bản thể học, [ 95 ] hoặc nghịch lý bootstrap. [ 95 ] [ 96 ] Thuật ngữ nghịch lý bootstrap được phổ biến bởi câu chuyện " By His Bootstraps " của Robert A. Heinlein . [ 97 ] Nguyên lý tự nhất quán của Novikov đề xuất rằng các định luật vật lý cục bộ trong một vùng không thời gian chứa những người du hành thời gian không thể khác với các định luật vật lý cục bộ trong bất kỳ vùng không thời gian nào khác. [ 98 ] Nhà triết học Kelley L. Ross lập luận trong "Nghịch lý du hành thời gian" [ 99 ] rằng trong một kịch bản liên quan đến một vật thể vật lý mà thế giới quan hoặc lịch sử của nó tạo thành một vòng lặp khép kín trong thời gian thì có thể vi phạm định luật thứ hai của nhiệt động lực học . Ross sử dụng bộ phim Somewhere in Time làm ví dụ về nghịch lý bản thể học như vậy, trong đó một chiếc đồng hồ được trao cho một người, và 60 năm sau, cùng chiếc đồng hồ đó được đưa ngược thời gian và trao cho cùng một nhân vật. Ross tuyên bố rằng entropy của chiếc đồng hồ sẽ tăng lên, và chiếc đồng hồ được đưa ngược thời gian sẽ mòn hơn sau mỗi lần lặp lại lịch sử của nó. Các nhà vật lý hiện đại hiểu rằng định luật thứ hai của nhiệt động lực học là một định luật thống kê , do đó entropy giảm và entropy không tăng không phải là không thể, chỉ là không có khả năng xảy ra. Ngoài ra, entropy tăng theo thống kê trong các hệ thống bị cô lập, vì vậy các hệ thống không bị cô lập, chẳng hạn như một vật thể, tương tác với thế giới bên ngoài, có thể ít bị mài mòn hơn và giảm entropy, và một vật thể có đường thế giới tạo thành một vòng khép kín có thể luôn ở cùng một điều kiện tại cùng một thời điểm trong lịch sử của nó. [ 40 ] : 23  Năm 2005, Daniel Greenberger và Karl Svozil đề xuất rằng lý thuyết lượng tử đưa ra một mô hình du hành thời gian trong đó quá khứ phải tự nhất quán. [ 100 ] [ 101 ]