Китайский физик предложил способ математически исключить путешествия во времени в определенном классе моделей Вселенной. Доказательство занимает всего три строки и не опирается на энергетические условия или сложные предположения о свойствах материи. Препринт исследования опубликован на платформе arXiv и пока не прошел научное рецензирование.

Источник: stock.adobe.com

В основе работы лежит «нулевое уравнение эйконала» — математический инструмент, который используют для описания распространения света. Ученый применил его к геометрии пространства-времени и опирался на одно свойство направлений: светоподобное направление не может быть перпендикулярно времениподобному направлению движения объекта.

Из этого следует, что определенная математическая функция должна непрерывно возрастать вдоль любого возможного пути путешественника. Если величина постоянно увеличивается, траектория не может замкнуться и вернуться к исходному событию. Таким образом, в рассматриваемых моделях возможное движение направлено только вперед.

До сих пор физики использовали три основные группы критериев для исключения замкнутых временных петель. Первая связана с существованием универсальных часов, которые идут только вперед. Вторая опирается на энергетические условия, ограничивающие свойства материи и гравитации. Третья учитывает топологию пространства-времени и его геометрическую структуру. Эта работа предлагает четвертый подход — простой алгебраический критерий, основанный на распространении света.

Исследователь также рассмотрел условия, при которых его доказательство может перестать действовать. Среди возможных сценариев — сильное искривление пространства-времени вблизи массивной вращающейся черной дыры и особая глобальная топология Вселенной, при которой пространство-время может замыкаться само на себя.

Еще одна особенность метода заключается в том, что пространство-время в нем рассматривается через поверхности, связанные со светом, а не через привычные срезы отдельных моментов времени. Такие поверхности определяются самой геометрией и не требуют выбора наблюдателя или универсальных часов.

Исследование не доказывает, что путешествия во времени невозможны в принципе. Оно устанавливает математическое ограничение для определенного класса пространств-времени. Сам автор отмечает, что вопрос о том, допускает ли природа существование временных петель, остается открытым.