Suljettu ajanmukainen käyrä

Suljettu aikaviiva tai suljettu aikakaltainen käyrä ( englanniksi  suljettu aikakaltainen käyrä , CTC [1] ) matemaattisessa fysiikassa  on aikakaltainen käyrä Lorentzin moninkertaisuudessa , joka palaa alkuperäiseen aika-avaruuspisteeseen , eli hiukkasen suljettuun maailmanviivaan . aika-avaruus [2] . Tällaisten suorien olemassaolo yleisen suhteellisuusteorian puitteissa toi ensimmäisen kerran laajaan keskusteluun Kurt Gödel vuonna 1949 Einsteinin yhtälöiden tarkan ratkaisun perusteella , joka tunnetaan nimellä Gödel-metriikka , vaikka ensimmäinen tämäntyyppinen ratkaisu saatiin aikaisemmin. , vuonna 1937, kirjoittanut Willem van Stockum . Samanlaisia ​​käyriä esiintyy muissakin ratkaisuissa, kuten " Käppisylinterissä " ja " läpikäytävässä madonreiässä ". Suljettujen aikakaltaisten käyrien olemassaolo mahdollistaa aikamatkailun kaikkineen siihen liittyvine paradoksineen .

Jotkut fyysikot ehdottavat, että tuleva kvanttigravitaation teoria asettaa kiellon suljettujen aikalinjojen olemassaololle. Stephen Hawking kutsui tätä ajatusta kronologisen suojan oletushypoteesiksi .  Toiset tutkijat ovat esittäneet mallin nimeltä kronologinen sensuuri , jonka mukaan minkä tahansa suljetun aikakaltaisen käyrän tietyssä aika-avaruudessa täytyy kulkea tapahtumahorisontin läpi . Tässä tapauksessa tapahtumahorisontin ulkopuolella oleva tarkkailija ei riko kausaalisuuden periaatetta [3] .  

Yleinen suhteellisuusteoria

Gödel-metriikan lisäksi suljetut aikakäyrät ovat läsnä joissakin muissa tunnetuissa tila-ajoissa:

• Minkowski - sylinteri on Minkowski- avaruus , jossa tunnistus tehdään , jossa  on jokin vakio;
• Mizner-avaruus (Minkowski-avaruuden erityinen orbifold );
• Kerrin ratkaisu (malli pyörivästä mustasta aukosta nollavarauksella suljetuilla aikamaisilla viivoilla horisontin alla);
• Kolmiulotteisen mustan aukon metriikka Bagnados - Teitelboim - Zanelli ( englanniksi  BTZ black hole )
• Van Stockum dust on malli sylinterimäisesti   symmetrisestä pölykokoonpanosta.
• Bonnor-Stadmanin ratkaisu, joka kuvaa laboratoriokokeen tilaa kahdella pyörivällä pallolla;
• Universumi, jossa on kaksi rinnakkaista kosmista nauhaa , jotka liikkuvat suhteessa toisiinsa , J. Richard Gott ehdotti ;
• Anti-de Sitter -avaruus [4] ;
• Läpikulkukelpoiset akausaaliset retrogradiset alueet avaruudessa (TARDIS) [5] [6]

Kokeile metamateriaaleja

Vuonna 2011 Igor Smolyaninov ja Yu Ju Hoon Marylandin yliopistosta simuloivat metamateriaalin sisällä kulkevia valonsäteitä käyttäen massiivisen hiukkasen liikettä (2 + 1) Minkowskin avaruudessa (hyödyntämällä matemaattisen laitteen samankaltaisuutta, joka kuvaa nämä ilmiöt) [7] . Vaikka päätavoitteena oli tutkia alkuräjähdyksen mekanismeja , tutkijat yrittivät myös rakentaa metamateriaalia, joka mallintaa suljettuja aikakaltaisia ​​linjoja. He löysivät hiukkasten liikkeelle asetetut sisäiset rajoitukset, jotka estävät samanaikaisen liikkeen aikakaltaisessa ulottuvuudessa ja ympyrässä avaruudessa [8] . Jos heidän mallinsa on siirrettävissä havaittavaan universumiin, niin se osoittaa suljettujen aikalinjojen olemassaolon mahdottomuuden.

Aikamoista tietojenkäsittelyä

Aikalaskinta on laskentaa kvanttitietokoneella (harvemmin klassisella) tietokoneella, jolla on pääsy suljettuun aikakäyrään ja joka siksi pystyy lähettämään laskennan tuloksen omaan menneisyytensä. Hans Moravek ehdotti ajatusta tällaisista laskelmista vuonna 1991. Toisin kuin monet aikakonetoteutusmallit, tällainen aikasilmukkalogiikka ei ole ristiriidassa Novikovin itsekonsistenssiperiaatteen kanssa [9] [10] .

Muistiinpanot

1. ↑ Varmuusperiaate: Aikakaltaisia ​​linjoja pitkin Kaarevat liikeradat aika-avaruudessa rikkovat Heisenbergin epävarmuusperiaatetta. . Haettu 25. helmikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 25. helmikuuta 2015. (määrätön)
2. ↑ Leonid Popov. Kvanttiaikakone ratkaisee isoisän murhan paradoksin . MEMBRANA (22. heinäkuuta 2010). Haettu 6. maaliskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 23. heinäkuuta 2012. (määrätön)
3. ↑ Monroe H. Ovatko syy-yhteyden rikkomukset ei-toivottuja?  (englanniksi) // Fysiikan perusteet / 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. ↑ Laula J. L. Yleinen suhteellisuusteoria. - M .: IL, 1963. - S. 228.
5. ↑ Tippett B. K., Tsang D. Traversable acausal retrograde domains in spacetime  // Klassinen ja kvanttigravity / 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. ↑ Tiedemiehet ovat luoneet matemaattisen mallin aikakoneesta  (venäjäksi) . Arkistoitu alkuperäisestä 30. heinäkuuta 2017. Haettu 22. kesäkuuta 2017.
7. ↑ Näkymättömyysviitta auttoi simuloimaan alkuräjähdystä . CNews R&D (13. huhtikuuta 2011). Haettu 3. toukokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 18. tammikuuta 2012. (määrätön)
8. ↑ Smolyaninov I. I., Hung Y. Ajan mallinnus metamateriaaleilla  (englanniksi) // Optical Society of America. Journal B: Optical Physics - 2011. - Voi. 28, Iss. 7. - P. 1591. - ISSN 0740-3224 ; 1520-8540 - doi:10.1364/JOSAB.28.001591 - arXiv:1104.0561
9. ↑ Deutsch D. Kvanttimekaniikka lähellä suljettuja aikalinjoja  (englanniksi) // Phys. Rev. D / American Physical Society - APS , 1991. - Voi. 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. Suljetut aikakaltaiset käyrät tekevät kvantti- ja klassisesta laskennasta vastaavia  // Proc . R. Soc. A - Royal Society , 2009. - Voi. 465, Iss. 2102. - P. 631-647. — ISSN 1364-5021 ; 0962-8444 ; 1471-2946 - doi:10.1098/RSPA.2008.0350 - arXiv:0808.2669