Stängd tidsliknande kurva

Sluten tidsliknande linje eller sluten tidsliknande kurva ( engelska  closed timelike curve , CTC [1] ) i matematisk fysik  är en tidsliknande kurva på Lorentz grenrör , som återvänder till den ursprungliga rum-tidspunkten , det vill säga en sluten världslinje för en partikel i rum-tid [2] . Förekomsten av sådana linjer inom ramen för den allmänna relativitetsteorien kom först till den offentliga diskussionen av Kurt Gödel 1949 .baserat på hans exakta lösning av Einstein-ekvationerna , känd som Gödel-metriken , även om den första lösningen av denna typ hade erhållits tidigare, 1937 av Willem van Stockum . Liknande kurvor förekommer i andra lösningar, såsom " Tiplercylindern " och " traverserbart maskhål ". Förekomsten av stängda tidsliknande kurvor tillåter tidsresor med alla paradoxer förknippade med det .

Vissa fysiker föreslår att den framtida teorin om kvantgravitation kommer att införa ett förbud mot förekomsten av stängda tidsliknande linjer. Stephen Hawking kallade denna idé för hypotesen om kronologiskydd .  Andra forskare har lagt fram en modell som kallas kronologisk censur , enligt vilken varje stängd tidsliknande kurva i en given rumtid måste passera genom händelsehorisonten . I det här fallet, för en observatör som befinner sig utanför händelsehorisonten, finns det inget brott mot kausalitetsprincipen [3] .  

Allmän relativitetsteori

Förutom Gödel-metriken finns slutna tidsliknande kurvor i några andra kända rymdtider:

• Minkowski- cylindern är Minkowski- utrymmet , där identifieringen görs , där  är någon konstant;
• Mizner rymden (specifik orbifold av Minkowski rymden);
• Kerrs lösning (modell av ett roterande svart hål med noll laddning med stängda tidsliknande linjer under horisonten);
• Metriken för ett tredimensionellt svart hål Bagnados - Teitelboim - Zanelli ( engelsk  BTZ svart hål )
• Van Stockum dust är en   modell av en cylindriskt symmetrisk dammkonfiguration.
• Bonnor-Stadman lösning som beskriver tillståndet för ett laboratorieexperiment med två roterande kulor;
• Universum med två parallella kosmiska strängar som rör sig i förhållande till varandra , föreslagit av J. Richard Gott ;
• Anti-de Sitter utrymme [4] ;
• Traverserbara aausala retrograda domäner i rumtid (TARDIS) [5] [6]

Experimentera med metamaterial

År 2011 simulerade Igor Smolyaninov och Yu Ju Hoon från University of Maryland, med hjälp av ljusstrålar som passerar inuti ett metamaterial , rörelsen av en massiv partikel i (2 + 1) Minkowski-rymden (med fördel av likheten med den matematiska apparat som beskriver dessa fenomen) [7] . Även om huvudmålet var att studera Big Bangs mekanismer , försökte forskare också konstruera ett metamaterial som modellerar stängda tidsliknande linjer. De upptäckte de interna begränsningarna som infördes för partiklars rörelse, vilket förbjöd samtidig rörelse längs den tidsliknande dimensionen och i en cirkel i rymden [8] . Om deras modell är överförbar till det observerbara universum, visar den omöjligheten av att det finns stängda tidsliknande linjer.

Tidsliknande datoranvändning

Tidsliknande beräkning är beräkning på en kvantdator (mer sällan, klassisk) som har tillgång till en sluten tidsliknande kurva och därför kan skicka resultatet av beräkningen till sitt eget förflutna. Idén med sådana beräkningar föreslogs av Hans Moravek 1991. Till skillnad från många tidsmaskinimplementeringsscheman motsäger inte sådan tidsslingalogik Novikovs självkonsistensprincip [9] [10] .

Anteckningar

1. ↑ Säkerhetsprincipen: Längs tidsliknande linjer Krökta banor i rymdtiden bryter mot Heisenbergs osäkerhetsprincip. . Hämtad 25 februari 2015. Arkiverad från originalet 25 februari 2015. (obestämd)
2. ↑ Leonid Popov. Kvanttidsmaskinen löser paradoxen med morfaderns mord . MEMBRANA (22 juli 2010). Hämtad 6 mars 2011. Arkiverad från originalet 23 juli 2012. (obestämd)
3. ↑ Monroe H. Är kausalitetsöverträdelser oönskade?  (engelska) // Foundations of Physics / Gerard 't Hooft - Springer Science + Business Media , 2008. - Vol. 38, Iss. 11. - P. 1065-1069. — ISSN 0015-9018 ; 1572-9516 - doi:10.1007/S10701-008-9254-9 - arXiv:gr-qc/0609054
4. ↑ Sjung J. L. Allmän relativitetsteori. - M. : IL, 1963. - S. 228.
5. ↑ Tippett B. K., Tsang D. Traversable acausal retrograde domäner i rumtid  // Classical and Quantum Gravity / C. M. Will - IOP Publishing , 2017. - Vol. 34, Iss. 9. - P. 095006. - ISSN 0264-9381 ; 1361-6382 - doi:10.1088/1361-6382/AA6549 - arXiv:1310.7985
6. ↑ Forskare har skapat en matematisk modell av tidsmaskinen  (ryska) . Arkiverad från originalet den 30 juli 2017. Hämtad 22 juni 2017.
7. ↑ Osynlighetsmanteln hjälpte till att simulera Big Bang . CNews FoU (13 april 2011). Hämtad 3 maj 2011. Arkiverad från originalet 18 januari 2012. (obestämd)
8. ↑ Smolyaninov I. I., Hung Y. Modellering av tid med metamaterial  (engelska) // Optical Society of America. Journal B: Optical Physics - 2011. - Vol. 28, Iss. 7. - P. 1591. - ISSN 0740-3224 ; 1520-8540 - doi:10.1364/JOSAB.28.001591 - arXiv:1104.0561
9. ↑ Deutsch D. Kvantmekanik nära stängda tidsliknande linjer  (engelska) // Phys. Varv. D / American Physical Society - APS , 1991. - Vol. 44, Iss. 10. - P. 3197-3217. — ISSN 1550-7998 ; 1550-2368 ; 0556-2821 ; 1089-4918 ; 2470-0010 - doi:10.1103/PHYSREVD.44.3197 - PMID:10013776
10. ↑ Aaronson S., Watrous J. Stängda tidsliknande kurvor gör kvant- och klassisk beräkning ekvivalent  // Proc . R. Soc. A - Royal Society , 2009. - Vol. 465, Iss. 2102. - P. 631-647. — ISSN 1364-5021 ; 0962-8444 ; 1471-2946 - doi:10.1098/RSPA.2008.0350 - arXiv:0808.2669