Time Travel은 적어도 H.G. Wells가 Time Machine을 쓴 이후로 사랑받는 공상 과학 아이디어였습니다. 1895 년 에이 개념은 계속 매혹적이며 가상의 접근 방식이 계속 오면서 시간 여행이 물리적으로 가능하고 그 문제에 대해 논리적으로 이해할 수없는 역설에 직면하게된다. 놀랍게도 작년에는 이러한 질문을 비추는 공상 과학 영화와 저널에 철자가있는 실제 과학적 결과가 고전 및 양자 중력 를 보았습니다. , 그것은 대답을 가리킬 수 있습니다.
이 영화는 작가 감독 인 크리스토퍼 놀란 (Christopher Nolan)의 관심을 끌고있다 . 다른 시간 여행 이야기와 마찬가지로 Teget 타임머신을 사용합니다. 그러나 다른 이야기와는 달리 Teget 이 "개찰구"기계에 대한 새로운 메커니즘을 제안하여 사람이나 물건을 자신의 역사로 돌려 보냅니다. 메커니즘은 반전 된 엔트로피이며, 엔트로피는 열역학 제 2 법칙을 통한 시간 흐름에 대해 말하기 때문에 진정한 의미를 전달합니다.
이 19 세기의 물리 법칙은 증기 또는 휘발유 엔진과 같은 에너지를 사용하는 시스템에서 마찰 과정이 열로 바뀌면서 일부 에너지가 영원히 손실된다는 것을 인식합니다. 엔트로피는이 손실을 측정하는 수학적 수량이며 시스템이 작동함에 따라 항상 성장합니다. 엔트로피는 "시간의 화살"입니다. 엔트로피 증가에 대한 이러한 이해를 바탕으로 Tenet 엔트로피를 줄이는 것은 과거로의 여행을 생성해야한다고 주장합니다.
이 전제 로이 영화는 Tenet, 주인공 (John David Washington) 및 Neil (Robert Pattison)이라는 조직에서 두 명의 요원을 보여 주며 세계의 파괴를 피하기 위해 싸우고 있습니다. 그들의 적은 러시아의 Oligarch Sator (Kenneth Branagh)이며,“반전 된”물건과 사람들로 오늘날의 세계를 공격하는 미래의 적대적인 세력과 함께 리그입니다. 주인공과 닐이 조사한 바와 같이, 그들은 총 통로로 돌아가는 총알과 같은 사건과 앞으로 여행하는 주인공과 자신의 시간 반영되는 자아 사이의 싸움과 같은 사건을 경험합니다. 마지막 장면에서 두 에이전트는 앞뒤로 시간을 사용하여 Sator가 이식 한 파괴적인 장치를 비활성화하여 지구를 구합니다. 액션 필름에는 복잡한 앞뒤 요소 및 연대기로 시청자의 관심을 끌 수있는 장면과 음모가 가득합니다.
교리 엔트로피의 창의적 사용에 대한 포인트를 얻지만이 비트 19 세기 과학은 설득력이 없습니다. 엔트로피가 증가하는 것은 실제로 순방향 시간 흐름을 추적하지만 엔트로피가 시간을 제어한다는 증거는 없습니다. 사실, 엔트로피는 우리 자신의 몸에서 국소 적으로 감소하지만, 우리는 뒤로가 아니라 시간을 앞으로 나아갑니다. 놀란의 초기 영화 interstellar 에서 일한 Caltech Theoretical Physicist Kip Thorne과 상담했을 때 왜 그런지 설명 할 수 있습니다. (2014) - 놀란은 약속해야했다. . interstellar 와 매우 다른 물고기 주전자입니다 .”
어쨌든, Teget 의 아이러니 시간 여행이 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 우리의 이해를 위반할 것이라고 생각하게 만드는가? 예를 들어 과학자와 철학자들은 원인이 항상 효과보다 우선한다고 믿는다. 프랑스 공상 과학 작가 인 René Barjavel이 그의 소설에서 발명 한“할아버지 역설”에서 볼 수 있듯이 시간 여행은 이것을 방해 할 것입니다. (1944), Future Times Three 로 영어로 출판되었습니다 . 시간 여행의 모순에 대한이 명확한 예는 tenet 에 나타납니다. 주인공과 닐로서 미래의 사람들과의 전투의 영향을 고려하십시오.
주인공 :우리는 그들의 조상입니다. 그들이 우리를 파괴한다면, 그렇게하지 않겠습니까?
닐 :우리를 할아버지 역설로 데려다주는 것은… 시간을 거슬러 올라가서 할아버지를 죽였다면 어떻게 그 행위를 저지르기 위해 태어 났을 수 있었습니까?
주인공 :답은 무엇입니까?
닐 :대답이 없습니다. 역설입니다.
이 아이디어와 다른 아이디어 교환에서, 두 요원은 역설이 존재하지만“병렬 세계”및“다중 현실”과 같은 투기 솔루션에서만 힌트 할 수 있다고 지적합니다. 닐은 마침내“무슨 일이 일어 났는지”라는 진술로 전체 문제를 으 rug하고 두 사람은 행동으로 돌아갑니다. 할아버지 역설의 버전은 다른 공상 과학 이야기에도 나타납니다. 미래로 돌아 가기 (1985), 시간 여행자 인 Marty McFly는 부모님과 관련된 초기 사건을 조작하여 다음 타임 라인에서 태어난 후에 자신과 관련된 이전 사건을 조작하려고합니다. 이와 같은 음모는 훌륭한 오락을 만들지 만 역설을 다루지 마십시오.
소설은 시간이 지남에 따라 어떻게 항해 할 수 있는지 정확히 설명하지 않습니다. 일부 이야기에서는 통제되지 않은 에너지 방출에 의해 유발 된 "시간 슬립"을 통해 무의식적으로 발생합니다. 영화에서 최종 카운트 다운 (1980), 해상 폭풍은 현대의 핵 힘의 미 해군 항공 모함과 그 승무원이 1941 년 12 월 6 일, 진주만 공격 전날; 그리고 에드몬드 해밀턴의 소설에서 세계의 끝에서 도시 (1951), 원자 폭탄은 중서부 도시 전체와 그 사람들을 멀리 미래로 날려 버립니다. H.G. Wells는 대신 시간 여행을 그의 타임 머신과 의도적으로 만들었지 만, 그 작전이 인간 의식과 관련이 있다는 힌트를 제외하고는 그것이 어떻게 작동하는지 모릅니다. 그리고 미래로 돌아가는 DeLorean 타임머신 인기있는 인기, 우리는 그것이 속도와 에너지를 시간 여행으로 어떻게 바꾸는 지 말하지 않습니다.
실제 과학적 아이디어가 시간 여행을 지원합니까? 그들은 역설을 해결하는 방법을 제공합니까? 대답은 상대성과 양자 물리학에 있습니다. 아인슈타인의 상대성, 특히 일반적인 상대성, 그의 중력 이론은 우주의 물리적 영향을 미치는 우주의 직물 인 시공간 연속체와 같은 공간과 직접 시간을 돌립니다. 양자 이론은 아 원자의 행동을 설명하지만, 블랙홀 내부와 우주의 초기 순간과 마찬가지로 일반 상대성 이성이 분해되는 우주 과정을 설명하는 데 필요합니다. 그렇기 때문에 물리학 자들은 두 이론을 우주에 대한보다 완전한 설명 인 양자 중력에 대한 통일 된 이론으로 결합시키기 위해 노력하는 이유입니다.
interstellar , Nolan은 일반 상대성과 양자 중력을 사용하여 사람들과 사물이 시간을 통해 어떻게 여행 할 수 있는지 정당화했습니다. 영화에서 인류는 점점 더 무한할 수없는 지구를 피해야하며 우주 탐험가들은 블랙홀 근처에서 여행함으로써 먼 거주 가능한 행성을 찾고, 웜홀을 통해, 우주의 단축은 일반적인 상대성이라는 우주를 통해 우주의 두 지점 사이의 항해를 단축시킬 것입니다. 이것은 Thorne이 자세히 해결 한 새로운 시간적 효과를 생성합니다.
일반적인 상대성의 실제 결과 중 하나는 시간 흐름이 가변적이라는 것입니다. 이것은 중력 시간 팽창으로, 시간이 더 천천히 흐르면 중력장이 더 강해집니다. 그것은 중요한 interstellar 에 나타납니다 우주선 조종사 Cooper (Matthew McConaughey)가 블랙홀 근처의 강력한 중력에서 몇 시간 만에 나이가 들었지만, 지구에 떠난 어린 딸 Murph는 수십 년이 지났다는 것을 알고 있습니다. 그는 필사적으로 10 살 때 그녀와 의사 소통하기 위해 시간을 거슬러 올라가기를 원합니다. 그러나 이러한 상호 작용은 미래에서 과거로 정보를 전달해서는 안되며, 시간 여행이 생성하는 또 다른 위반 사항. Thorne은 쿠퍼가 물체를 밀어서 물체를 밀어서 자신이 감지하는 중력을 창출하여 어떤 것도 위반하지 않고 감지하는 중력을 만들어서 머프와 의사 소통 할 수 있도록 양자 중력의 아이디어를 사용하여 문제를 미묘하게 만들었습니다. Thorne은 또한 영화와 함께 쓴 책에서 또 다른 형태의 시간 여행을 묘사합니다. 영화와 함께 웜홀이 과거에 도달 할 수 있습니다.
.우리는 아직 실험적으로 확인 된 양자 중력 이론을 가지고 있지 않기 때문에 이러한 아이디어는 투기적이고 결정적이지 않습니다. 물리학 자들은 이런 종류의 시간 여행이 가능한지 여부에 대해 동의하지 않습니다. Stephen Hawking은 Wormhole Time Machine이 결코 효과가 없을 것이라고 생각했고, 더 나아가서 그는 물리 법칙이 역설을 예방하기 위해 시간 여행을 허용하지 않아야한다고“연대기 보호 추측”이라고 말했습니다.
.그러나 과학은 시간 여행 기회에 대한 새로운 아이디어를 만들어 냈습니다. 2020 년 종이에서 고전 및 양자 중력 , 물리학자인 Germain Tobar와 Fabio Costa는“폐쇄 된 타임 곡선과 선택의 자유를 가진 가역적 역학”이 일반 상대성에 따라 시간 여행이 이전에 생각했던 것보다 덜 파괴적 일 수 있음을 보여주었습니다.
이유를 이해하기 위해, 시작점은 일반 상대성 이론이 시공간에 직접적인 영향을 미치는 것을 보여줌으로써 뉴턴의 중력 이론을 대체한다는 것을 깨닫는 것입니다. 이것은 사물과 사람들이 공간과 시간을 어떻게 움직이는지를 결정합니다. 예를 들어, 뉴턴의 이론이 제안한 것처럼 행성을 중력으로 당기는 대신, 거대한 태양이 주변 시공간을 왜곡시켜 행성의 자연 경로가 태양 주위의 궤도입니다. 이것은 우리가 경험하는 것입니다. 지구는 태양을 돌아 다니며 우주의 출발점으로 돌아갑니다. Tobar와 Costa가 언급 한 것은 다른 물질 배열이 시공간을 통해 원래 위치로 되돌아 가서 원래 시간으로 돌아가는 다른 경로를 생성한다는 것입니다. 상대성 이론의 역사에 묻힌 이유로, 그러한 경로는 폐쇄 된 타임 곡선 (CTC)이라고한다. 그러나 중요한 결과는 일반적인 상대성 이론적으로 과거로의 여행을 허용한다는 것입니다.
이것은 여전히 불용성 역설을 만들 가능성을 남깁니다. 다양한 분석에 따르면 사람이 선택할 수있는 선택을 제한함으로써 피할 수있는 것으로 나타 났지만, 이는 이것이 자유 의지를 방해 할 것이라는 이의를 제기합니다. Tobar와 Costa의 예기치 않은 발견은 특정 넓은 조건에서 하나뿐만 아니라 여러 CTC가 존재하며 시공간 동일한 지점으로 돌아갈 때 다른 경로를 추적한다는 것입니다. 이 CTC를 따르는 시간 여행자는 같은 시간과 장소에서 끝납니다. 저자에 따르면, 파괴적인 역설을 제거하지만 여행자는 시간이 지남에 따라 다른 삶의 길 중에서 자유롭게 선택할 수있게합니다.
.그러나 명확하게 말해서, 이론적 인 결과 중 어느 것도 아직 타임 머신에 대한 청사진이 아닙니다. 이론에서 유효한 수학적 결과를 얻고 실제 작업 장치로 변환하는 것 사이에는 큰 차이가 있습니다. 장애물은 엄청날 수 있습니다. 예를 들어, Tobar 및 Costa Secipt와 같은 CTC를 생성하는 일반 상대성에서 물질의 하나의 분포는 긴 회전 실린더입니다. 이것은 본질적으로 발생하지 않으며 인간 공학을 넘어 우주 규모로 구축되어야합니다. 그러나 일반적인 상대성이 우주를 완전히 설명하기 위해 일반 상대성이 양자 물리와 합병해야한다는 것을 알고, 양자 중력 이론에서 다른 가능성이 나올 수 있습니다. 그러면 우리는 공간과 시간을 더 잘 이해하고 아마도 시간 여행이 현실적인 가능성인지, 그렇다면 그것을 달성하는 방법을 결정합니다.
그러나 양자 중력에 대한 완전한 이론은 이산 양자 입자와 에너지 패킷을 일반적인 상대성에서 시공간의 원활하게 다양한 우주 구조와 결합하기가 어렵 기 때문에 먼 길이 될 수 있습니다. 우리가 기다리는 동안 놀란과 같은 작가와 영화 제작자들은 Teget 이후에 다음에 열광하는 영화를 만드는 것을 고려할 수 있습니다. , 시간이 지나는 여행자들은 닫힌 타임 곡선이 어디로 가져 가는지 감히 어디에서 감히 할 것입니다.
Sidney Perkowitz는 Emory University의 Physics Emeritus의 Candler 교수입니다. 그의 최신 책은 입니다 물리학 :매우 짧은 소개, 실제 과학자는 유대를 착용하지 않습니다. 및 과학 스케치 (앞으로).
참조
1. Tobar, G. &Costa, F. 폐쇄 시간과 같은 곡선과 선택의 자유를 가진 가역 역학. 고전 및 양자 중력 37 , 205011 (2020).
2. Maddox, G.“내가 한 가장 큰 영화”Christopher Nolan의 비밀 세트 세계. 시드니 모닝 헤럴드 (2020).
3. Thorne, K. 성간 여행의 과학 W.W. Norton &Company, New York, NY (2014).
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