Връщането назад във времето остава една от най-интригуващите и загадъчни теми в съвременната физика.

Ново научно изследване на физика Хоншен Джан от Университета „Дзинан“ в Китай предлага математически критерий, според който в определен клас модели на пространство-времето подобни пътувания са невъзможни.

Всяко движение напред не може да завърши с връщане към изходната точка в миналото, съобщава ScienceAlert.

Как само три реда математика могат да блокират пътя към миналото

В своята разработка Джан използва така нареченото нулево ейконално уравнение. Математически инструмент, служещ за описание на разпространението на светлината.

На тази основа физикът формулира доказателство, че в конкретни типове пространство-време не могат да съществуват затворени времеподобни криви.

Този термин е ключов за теоретичните пътувания в миналото.

Затворената времеподобна крива представлява хипотетична траектория, по която пътешественикът се движи непрекъснато напред според собственото си време, но в крайна сметка се озовава в същото събитие в миналото.

По думите на Джан неговото доказателство е изключително компактно.

„То заема само три реда и използва един-единствен факт за посоките: светлинната посока никога не може да бъде перпендикулярна на времевата посока на наблюдателя“, казва експертът.

От тази закономерност следва, че определена математическа величина нараства непрекъснато по траекторията на всяко такова движение.

Щом тя постоянно се увеличава, връщането към първоначалната стойност е математически невъзможно, което изключва образуването на затворена времева примка при описаните условия.

Кои модели на Вселената изключва новото доказателство

Изследването не налага забрана за пътуване във времето във всяка възможна Вселена. То засяга онези модели на пространство-времето, в които може да се дефинира глобална функция с навсякъде нулев градиент.

При тези параметри затворените времеви криви просто не могат да възникнат.

Авторът прилага своя критерий върху два класа геометрии – моделите на пространство-времето на Кунд и на Робинсън-Траутман.

Резултатите показват, че в зоните с еднозначно глобално определяне на съответната нулева координата времевите примки са изключени, независимо от космологичната устойчивост или други геометрични фактори.

До момента физиците разчитаха на три основни подхода за откриване на условия, изключващи пътуванията в миналото:

• Чрез функция на времето, която задължително трябва да расте по всяка възможна траектория;
• Чрез енергийни условия и ограничения върху свойствата на енергията и гравитацията;
• Чрез анализ на топологията – формата и свързаността на пространство-времето.

Джан предлага четвърти метод, стъпващ върху едно-единствено уравнение, което може да помогне за проверка на модели, останали без категоричен отговор досега.

Какви вратички остават отворени

Въпреки категоричността на математическата забрана за тези модели, авторът признава наличието на сценарии, които биха могли да заобиколят критерия.

Те са свързани със специфики в геометрията на пространство-времето – като екстремно изкривяване или топологична структура, позволяваща на отделни участъци да образуват примка.

Сред потенциалните възможности са сложните усуквания на пространство-времето около масивни въртящи се обекти (като черни дупки) или необичайна обща топология на Вселената, при която геометрията би могла да затвори дадена посока сама в себе си.

Трудът е публикуван на платформата за предварителни научни публикации arXiv и предстои да премине през независима партньорска проверка от научната общност.