Zeitreise am Ende des Universums [geschlossen]

Stellen Sie sich einen 1d-Raum und einen kleinen Vektor darin vor, der seine Position ändern kann, aber nicht seine Länge. Es kann sich nicht ständig in einer Weise verändern, die es umkehrt. Wenn dieser Vektor der Impuls war, heißt es in 1d, dass Sie Ihre Richtung nicht kontinuierlich ändern können, ohne dass Ihr Impuls Null ist.

Ähnliches passiert in der Relativitätstheorie. Ein massives Objekt hat einen Ort in der 4D-Raumzeit und es hat eine skalare Energie und einen Impulsvektor und sie verbinden sich zu einem einzigen 4D-Vektor. Und dieser Vektor zeigt in der Raumzeit in die Richtung, in die sich das Teilchen bewegt. Und es hat eine Länge, die der Masse des Objekts entspricht.

Aber die Länge wird in der Raumzeit auf andere Weise gemessen, sie wird auf eine Weise gemessen, bei der sich alle einig sind, dass ein masseloses Objekt, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, die gleiche Menge an Energie und Impuls hat. Dies zwingt alle massiven Teilchen, mehr Energie als Impuls zu haben (also ist die Richtung, in die sie sich in der Raumzeit bewegen, geringer als die Lichtgeschwindigkeit).

Aus diesem Grund haben Sie keinen 2D-Raum von Zeitrichtungen und Sie haben einen Vektor (Ihren Energieimpulsvektor) mit einer Länge ungleich Null, sodass Sie sich nicht kontinuierlich ändern können, um sich umzudrehen. Das liegt daran, dass Kräfte kontinuierlich wirken und was auch immer Sie ändern, mehr Energie als Impuls (weniger als Lichtgeschwindigkeit) benötigt, also in diesen Vektorkegel mit mehr Energie als Impuls zeigt, sodass Sie nicht in die entgegengesetzte Richtung zeigen können.

Genau wie das 1d-Beispiel. Es gibt also keine Kraft, die Sie in die Vergangenheit reisen lässt.

Es gibt also zwei Möglichkeiten. Entweder kann es Leben geben, in dem die Entropie abnimmt, und ihre subjektive Erfahrung ist, dass die Zeit in die andere Richtung fließt und der Hitzetod ihre Vergangenheit ist und unsere Vergangenheit ihre Zukunft ist. Aber wir sind nicht sie. Oder wir brauchen die Raumzeit selbst, um die Zukunft mit der Vergangenheit so zu verbinden, dass wir von einem zum anderen reisen können.

Das ist möglich. Zum Beispiel das Set

$$\{(w,W,x,y,z)\in\mathbb R^5: w^2+W^2=1\}$$ mit Metrik $d\tau^2=dw^2+dW^2-dx^2-dy^2-dz^2$ist eine solche Raumzeit und erfüllt alle klassischen Gesetze der Physik. Anzeige Sie können sehen, dass es im Grunde einen 2D-Raum von Zeitrichtungen hat (die $w,W$Flugzeug), behält dann aber nur 1d Wert von ihnen ( $w^2+W^2=1$) und ruft, dass das Universum sich so herumbiegt wie Ameisen, die auf einem Zylinder stecken, dass sie nichts bemerken, bis sie an denselben Ort zurückkehren. Wir bemerken es nicht, bis wir zur gleichen Zeit zurückkehren.

Aber dieser Raum erfordert, dass Vergangenheit und Zukunft gleich aussehen. Das ist nicht unser Universum. Und jeder Abschnitt davon, in dem Sie nicht um einen vollständigen Kreis herumgehen$w,W$Der Raum sieht aus wie ein Abschnitt von

$$\{(t,x,y,z)\in\mathbb R^4\}$$ mit Metrik $d\tau^2=dt^2-dx^2-dy^2-dz^2$mit Ihren Zeiten, die aus irgendeinem Intervall kommen. So wie Ihre Zeit von 0/bis geht $2\pi$in dieser Raumzeit und wenn der Tourwinkel von 0 auf geht $2\pi$im $w,W$Flugzeug sieht alles gleich aus. Dann führt dich das eine plötzlich in die Vergangenheit und das andere nicht.

Es gibt keine Möglichkeit, die letztere Raumzeit in die erstere umzuwandeln, selbst wenn sie für jedes Ereignis für jedes Intervall von weniger als genau gleich aussahen$2\pi$in der Länge. Selbst wenn Ihre Raumzeit es Ihnen erlaubt, in der Zeit zu reisen, ist es eine andere Frage, sie dazu zu zwingen.

Und wenn Ihre Zukunft nicht dieselbe ist wie die Vergangenheit, wie kann eine kontinuierliche Raumzeit sie verbinden? Es kann nicht. Sie könnten also versuchen, eine kleine Region zu finden, die gleich ist, und vielleicht können diese miteinander verbunden werden. Wie ein Wurmloch, das sowohl Zeiten als auch Räume verbindet. Aber selbst wenn ein Wurmloch sie verbindet, kann es von Dingen, die sich mit weniger als Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, möglicherweise nicht durchquert werden.

Stellen Sie sich eine Gruppe von Leuten vor, die eine sehr lange Brücke bauen, die alle an verschiedenen Abschnitten arbeiten. Die verbundene Brücke ist ein Lichtjahr lang. Vielleicht beenden sie alle gleichzeitig die Teile und Sie können versuchen, sie zu überqueren, aber dann bleibt die Montagemannschaft dort und ruht sich aus und beginnt dann einen Tag später mit dem Trennen. Wenn ja, gibt es absolut keine Person, die von einem Ende der lichtjahrlangen Brücke zum anderen gelangen könnte. Es stellt sich heraus, dass die meisten Wurmlöcher so sind. Sie könnten sich mit Regionen verbinden, aber nicht so, dass etwas von einer Seite zur anderen überqueren kann.

Wenn Sie möchten, dass es passierbar ist, benötigen Sie in der Regel exotische Materie. Exotische Materie hat eine negative Energiemenge pro Volumen.

Aber noch einmal, wie wollen Sie es mit dem gewünschten Ort verbinden, wenn die Vergangenheit nicht auch aktiv ein Wurmloch konstruiert hat? Und wenn Sie in der Vergangenheit nicht aus diesem Wurmloch herausgekommen wären, wäre ich skeptisch, dass Sie in der Vergangenheit unversehrt herauskommen, wenn Sie in Zukunft hineingehen. Aber Sie würden nur dann wirklich Angst bekommen, wenn Sie in der Vergangenheit beispielsweise eine riesige Explosion aus dem Wurmloch kommen sahen.

Aber du tust. Wenn Sie sich ansehen, wie Quantenfelder interagieren, sieht es so aus, als ob es eine riesige Explosion geben könnte, sobald ein Wurmloch so weit aus dem Takt gerät, dass es als Zeitmaschine verwendet werden kann, und dann das Wurmloch zusammenbricht. Es ist also genau wie bei dieser langen Brücke, bei der beispielsweise die beiden Enden unterschiedlich schnell altern, und wenn der Brückenpfad und der Pfad außerhalb der Brücke (im normalen Raum) einen Zeitreisepfad zulassen, wenn Sie sie zusammen kombinieren, dann geht das Ganze boom ( die Explosion von Energie ist etwas unvereinbar mit negativer Energie).

Wenn Sie also wissen, dass das Wurmloch eine riesige Explosion hatte und in dem Moment zerstört wurde, in dem es Zeitreisen erlaubte, sollten Sie Angst haben, in dem Moment, in dem es explodiert, in das zukünftige Ende zu rennen (Verbindung zur Vergangenheit). Es sieht also wieder so aus, als könnten Sie es (vielleicht) durchqueren, wenn Sie exotische Materie haben, aber nicht in Ihre eigene Vergangenheit zurückkehren.

Und dies scheint im Allgemeinen zu passieren, wenn Sie Quanteneffekte einbeziehen. Die klassische Physik sagt also vielleicht, wenn Sie exotische Materie haben. Aber dann scheint Quantum nein zu sagen. Es hört sich also so an, als bräuchten wir die Quantengravitation, um es sicher zu wissen. Und wir haben keine Theorie der Quantengravitation.

So musste ich vielleicht sagen und sieht ein paar Mal so aus. Aber jetzt kommen wir zur Thermodynamik, denn danach haben Sie gefragt.

Betrachten Sie eine Pflanze, die aus einem Samen wächst. Es hat Wasser und Sonnenlicht und Gase, die absorbiert werden und komplexe Kohlenhydrate bilden. Verringert das nicht die Entropie des gesamten Wasserstoffs und Sauerstoffs und Kohlenstoffs? Ja. Aber es erhöht die Entropie seiner Umgebung mehr.

Und hier ist der Schlüssel. In dem Moment, in dem Sie Ihre Entropie verringern, erhöhen Sie auch die Entropie Ihrer Umgebung um einen größeren Betrag.

Stellen Sie sich vor, einige Leute nehmen ein Genom für eine Pflanze und verwenden die Informationen, um es dann zu synthetisieren. Dann züchten sie es und frieren es ein und stecken es in eine Zeitkapsel und lassen es ein Schwarzes Loch in der Nähe des Ereignishorizonts umkreisen, so dass ein Jahrhundert davor 100 Billionen Jahre nach außen sind (dies erfordert Treibstoff, eine Umlaufbahn im freien Fall kann das nicht).

Dann finden die Menschen es in 100 Billionen Jahren und extrahieren das Genom. Sie könnten dann so tun, als würden sie diese Informationen zurücksenden (obwohl sie dies nicht tun). Aber der Punkt ist, dass bei jedem Ereignis die Entropie zunahm. Es gibt keine Magie, die in einer Schleife herum und herum geht und jedes Mal neue Entropie erzeugen muss, wenn sie den Film ihres Lebens erneut ansieht.

Denn denken Sie an dieses erste Universum, das sich nach einem Winkel von wiederholte$2\pi$im$w,W$Ebene. Aus der Perspektive jedes Teils eines Pfades in diesem Raum sieht alles normal aus. Sie bekommen etwas Licht und Gase und Sie machen etwas Zucker und die Entropie steigt insgesamt, aber Ihre Entropie sinkt. Wenn Ihre Entropie auf und ab geht, ist das in Ordnung, solange Sie Thbgs abwerfen, die die Entropie Ihrer Umgebung jedes Mal erhöhen, wenn Sie Ihre Entropie verringern.

Die klassische Physik mit exotischer Materie könnte also Zeitreisen durch ein Wurmloch ermöglichen, und es könnte eine Pflanze geben, die manchmal ihre Entropie erhöht und manchmal verringert, und wenn sie ihre eigene Entropie verringert, sendet sie Entropie in das Universum.

Sie können den Film seines Lebens in Kurzfilme unterteilen, von denen jeder ein kurzes Zeitintervall und einen kleinen Raumbereich filmt. Keines davon bricht die Gesetze der Physik. Und bei der klassischen Allgemeinheit geht es buchstäblich nur darum, solche Kurzfilme zu machen und sie zusammenzunähen.

Stellen Sie es sich wie einen Goldfaden auf einem Stück Stoff vor, neben dem Zahlen aufgenäht sind, und an jeder Stelle, an der sich die Zahl auf dem Faden von höher zu niedriger ändert, sehen Sie einen silbernen Faden herauskommen. Dann ist der Goldfaden vielleicht eine geschlossene Schleife, aber jedes kleine Stück folgt den Regeln, die es soll.

In der klassischen Physik die Regeln selbst. Die Gesetze der Physik selbst sind lokale Regeln. Wir schreiben die Regeln, sie sind lokal, und sie müssen zusammenkommen.

Grundsätzlich ist Entropie kein Problem, da es keine Regel gibt, etwas mehrmals um eine Schleife herum zu verfolgen. Die Regeln besagen, sich kleine Teile anzusehen und sicherzustellen, dass jedes richtig ist und dass die Teile richtig ausgerichtet sind.

Wie eine Escher-Zeichnung. Oder eines dieser unmöglichen Objekte. Die Gesetze der Physik sind so geschrieben. Wenn Sie Zeitreisen verbieten wollen, müssen Sie es explizit verbieten (wie bei der kaudalen dynamischen Triangulation) oder hoffen, dass es technisch unmöglich ist (zB keine exotische Materie) oder hoffen, dass eine nichtlokale Physik es verbietet (wie die Quantenmechanik).

Entropie ist nicht das Problem.