Давайте порассуждаем: может ли машина времени клонировать объекты?

Путешествие во времени как способ изменить историю частенько используется в сюжетах научной фантастики. Теперь исследователи представили машину времени особого типа, которая предоставляет другую мощную возможность — создание идеальной копии чего-либо.

Тем не менее ученые отмечают, что поскольку их теория вступает в определенные противоречия с тем, что сейчас известно о квантовой физике, такая машина времени может быть вовсе невозможной.

Мы все — путешественники во времени, поскольку движемся вперед. Однако ученые предполагают, что есть возможность передвигаться назад во времени, манипулирую тканью пространства и времени в нашем космосе. Масса искажает пространство-время, в результате чего гравитация, которую можно представить в виде шара, лежащего на листе резины, словно оборачивает вокруг себя этот лист. Физики предложили машину времени, которая может согнуть ткань пространства и времени так, что она действительно обернется вокруг самой себя, создав петлю, технически известную как «замкнутая времениподобная кривая».

Такие пространственно-временные варпы могут образоваться из-за червоточин — туннелей, которые теоретически позволяют путешествовать в любую точку пространства и времени, и даже в другую вселенную. Червоточины возможны в рамках общей теории относительности Эйнштейна, а вот существуют ли они на практике — другой вопрос.

Основным ограничением такой машины будет то, что любой путешественник, использующий ее, не сможет вернуться во время, когда этой машины не существовало. Она позволяет путешествовать из будущего в любой момент времени после того, как машина была построена.

Десятилетиями ученые исследовали, на что способны замкнутые времениподобные кривые, если они вообще возможны. И одна из сложных задач, с которыми они столкнулись, является теорема о запрете клонирования в квантовой физике, которая в принципе запрещает создание идентичной копии любой частицы, о которой не было известно изначально.

В классической физике можно создать идеальную копию чего угодно, выяснив все детали об этом и организовав компоненты в таком же порядке. Тем не менее причудливый мир квантовой физики — лучшее описание того, как реальность ведет себя на фундаментальном уровне, на данный момент — не позволяет идеально измерить все детали объекта одновременно. Принцип неопределенности Гейзенберга говорит о том, что можно прекрасно измерить положение или момент частицы, но не то и другое одновременно.

Почти 25 лет назад физик-теоретик Дэвид Дойч из Оксфордского университета в Англии предположил, что замкнутые времениподобные кривые могут на самом деле нарушать теорему о запрете клонирования, позволяя создавать идеальные копии чего угодно. Не так давно, а точнее 8 ноября, в журнале Physical Review Letters появились доказательства того, что это может быть правдой.

Чтобы понять ученых, давайте представим себе машину времени, построенную в 2000 году. Кто-то оставляет письмо в устройстве в 3000 году и вытаскивает его в 2000 году или в любом году между 2000 и 3000. С точки зрения письма, оно попадает в одно устье червоточины в будущем и выходит с другого конца червоточины в прошлом.

Однако физик-теоретик Марк Уайлд из Университета штата Луизиана в Батон-Руж вместе с коллегами выяснил, что этот сценарий может быть более сложным, чем считалось ранее. Вместо машины времени, содержащей одну червоточину, может быть масса червоточин, каждая из которых связана определенным моментом будущего и момента создания. Письмо, положенное в коробку в 3000 году, может выйти из червоточины в 2999 году, сразу же вернуться в червоточину и выйти в 2998 году, и так далее.

«Похоже на то, что 1000 разных частиц выходит из всех этих червоточин, но на самом деле все они — те же самые частицы, которые вы отправляли изначально», — говорит Уайлд. — «У вас просто есть все эти копии, которые выходят и возвращаются в червоточины».

Исследователи выяснили, что есть возможность отсканировать квантовые детали того, что путешествует в машине времени с достаточной точностью, чтобы создать идеальную копию этого.

Точность факсимиле позволяет сделать объект, путешествующий в машине времени и связанный со всеми червоточинами, доступным в любой из моментов времени. Чем больше червоточин, тем больше точных копий объекта можно сделать в процессе анализа. При наличии достаточного количества временных копий объекта можно сделать столько идеальных факсимиле, сколько потребуется.

Однако из этих данных не следует, что машина времени нарушает теорему о запрете клонирования. Напротив, это может означать, что замкнутые времениподобные кривые согласно модели Дойча могут быть невозможными, считает Уайлд. Закрытые времениподобные кривые, которые ведут себя в соответствии с другими моделями, не нарушают теорему о запрете клонирования и могут не позволить создание идеальной копии.

«Для меня все эти результаты всего лишь намекают на то, как сложно связать замкнутую времениподобную кривую со всем, что мы знаем о законах физики», — говорит теоретик MIT Скотт Ааронсон, не принимающий участия в исследовании. — «Я могу предположить, что все это ведет к тому, что замкнутые времениподобные кривые не могут быть возможными физически».