การเดินทางข้ามเวลาและปฏิทรรศน์ปู่
Time travel and the grandfather paradox
อัปเดตล่าสุด
การเดินทางไปอนาคตเกิดขึ้นจริงทุกวันและพิสูจน์ได้ด้วยนาฬิกาอะตอม แต่การย้อนกลับไปอดีตนำไปสู่ปัญหาทางตรรกะ ถ้าย้อนไปห้ามไม่ให้ปู่ของตัวเองพบย่า แล้วเราจะเกิดมาได้อย่างไร ฟิสิกส์มีคำตอบให้หลายแบบ
ไปอนาคต: ทำได้จริง
สัมพัทธภาพทำให้การเดินทางไปอนาคตเป็นเรื่องธรรมดา นาฬิกาที่เคลื่อนที่เร็วหรืออยู่ลึกในสนามโน้มถ่วงเดินช้ากว่า ใครก็ตามที่เดินทางด้วยความเร็วใกล้แสงแล้วกลับมาจะพบว่าบนโลกเวลาผ่านไปมากกว่าที่ตัวเองรู้สึก ถ้าเดินทางด้วยความเร็ว 99.5% ของแสง (
ย้อนอดีต: ปัญหาทางตรรกะ
ในสัมพัทธภาพพิเศษ การย้อนเวลาต้องเดินทางเร็วกว่าแสง ซึ่งทำไม่ได้ แต่สัมพัทธภาพทั่วไปอนุญาตให้กาลอวกาศโค้งได้หลากหลายมาก และนักฟิสิกส์พบผลเฉลยของสมการสนามที่มีเส้นโค้งคล้ายเวลาแบบปิด คือเส้นทางที่วนกลับมาที่จุดเริ่มต้นในเวลาเดิมโดยไม่เคยเร็วกว่าแสงเลย เช่น
- เอกภพของ เคิร์ท เกอเดล (ค.ศ. 1949) ซึ่งหมุนทั้งเอกภพ
- ทรงกระบอกยาวไม่สิ้นสุดที่หมุนเร็วมาก
- รูหนอนที่ปากทั้งสองข้างมีเวลาต่างกัน ซึ่ง คิป ธอร์น และเพื่อนร่วมงานวิเคราะห์ในปี ค.ศ. 1988
ปัญหาคือ ถ้าย้อนอดีตได้ ก็เกิดเหตุการณ์ที่ขัดแย้งในตัวเอง เช่น ปฏิทรรศน์ปู่ ถ้าย้อนไปทำให้ปู่ไม่ได้พบย่า พ่อหรือแม่ของเราก็ไม่เกิด เราก็ไม่เกิด แล้วใครเป็นคนย้อนเวลาไป
ทางออกที่นักฟิสิกส์เสนอ
- หลักความสอดคล้องในตัวเองของโนวิคอฟ อดีตมีได้แบบเดียว ถ้าย้อนไปได้ ทุกสิ่งที่ทำจะต้องสอดคล้องกับประวัติศาสตร์ที่เกิดขึ้นแล้ว จะพยายามแค่ไหนก็จะมีเหตุให้ไม่สำเร็จ การคำนวณกับลูกบิลเลียดที่ผ่านรูหนอนย้อนเวลาพบว่าทุกเงื่อนไขเริ่มต้นมีคำตอบที่สอดคล้องในตัวเองอย่างน้อยหนึ่งแบบเสมอ
- หลายโลก ผู้ย้อนเวลาไปถึงแขนงประวัติศาสตร์ใหม่ เปลี่ยนแขนงนั้นได้โดยไม่ขัดแย้งกับแขนงเดิมที่ตัวเองมา
- สมมติฐานปกป้องลำดับเวลา สตีเฟน ฮอว์คิง เสนอว่ากฎฟิสิกส์ซึ่งรวมผลของควอนตัมจะป้องกันไม่ให้เกิดเครื่องย้อนเวลา เช่น พลังงานของสุญญากาศที่ขยายตัวไม่สิ้นสุดใกล้ขอบของบริเวณที่ย้อนเวลาได้ จะทำลายมันเสียก่อน เขาพูดติดตลกว่าหลักฐานที่ดีที่สุดคือเรายังไม่เคยเห็นนักท่องเที่ยวจากอนาคต
ข้อสรุปปัจจุบัน
ผลเฉลยที่อนุญาตให้ย้อนเวลาทั้งหมดต้องการเงื่อนไขที่ไม่น่าจะมีในธรรมชาติ เช่น สสารที่มีพลังงานติดลบปริมาณมากเพื่อค้ำรูหนอนไว้ หรือเอกภพที่หมุนทั้งเอกภพ (ซึ่งการสังเกตไม่พบ) นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่เชื่อว่าการย้อนเวลาสู่อดีตน่าจะเป็นไปไม่ได้ แต่คำตอบสุดท้ายอาจต้องรอทฤษฎีความโน้มถ่วงควอนตัม คำถามนี้จึงไม่ได้เป็นแค่เรื่องของนิยายวิทยาศาสตร์ แต่ช่วยทดสอบว่าทฤษฎีฟิสิกส์ของเราสอดคล้องในตัวเองแค่ไหน
คำศัพท์ในบทความนี้
- grandfather paradoxปฏิทรรศน์ปู่
- closed timelike curveเส้นโค้งคล้ายเวลาแบบปิด
- time dilationการยืดของเวลา
- wormholeรูหนอน
- light coneกรวยแสง
บทความที่เกี่ยวข้อง
- สัมพัทธภาพพิเศษ: เวลาและระยะทางไม่ได้ตายตัวในปี ค.ศ. 1905 ไอน์สไตน์เริ่มจากสมมติฐานเพียงสองข้อ แล้วได้ข้อสรุปที่เปลี่ยนวิธีคิดเรื่องเวลาและอวกาศไปตลอดกาล นาฬิกาที่เคลื่อนที่เดินช้าลง ไม้บรรทัดหดสั้น และมวลกับพลังงานเป็นสิ่งเดียวกัน
- ปฏิทรรศน์ฝาแฝดแฝดคนหนึ่งเดินทางด้วยความเร็วใกล้แสงแล้วกลับมาอายุน้อยกว่าอีกคน แต่ในมุมมองของเขา แฝดที่อยู่บนโลกต่างหากที่เคลื่อนที่
- กาลอวกาศและแผนภาพมินคอฟสกีมินคอฟสกีเสนอให้มองเวลาและอวกาศเป็นสิ่งเดียวกันสี่มิติ แล้ววาดเป็นแผนภาพที่ทำให้ผลแปลก ๆ ของสัมพัทธภาพพิเศษกลายเป็นเรื่องเรขาคณิตธรรมดา ทั้งการยืดของเวลา การหดของความยาว และกรวยแสงที่แบ่งอดีตกับอนาคต
- สัมพัทธภาพทั่วไป: แรงโน้มถ่วงคือความโค้งของกาลอวกาศไอน์สไตน์ใช้เวลาสิบปีหลังสัมพัทธภาพพิเศษเพื่อหาคำอธิบายใหม่ของแรงโน้มถ่วง ผลคือทฤษฎีที่บอกว่ามวลทำให้กาลอวกาศโค้ง และวัตถุเคลื่อนที่ตามความโค้งนั้น ทฤษฎีนี้ทำนายหลุมดำ คลื่นความโน้มถ่วง และเอกภพที่ขยายตัว
- หลุมดำบริเวณที่แรงโน้มถ่วงรุนแรงจนแม้แต่แสงก็หนีออกมาไม่ได้ ตั้งแต่ซากดาวฤกษ์ไปจนถึงยักษ์ใจกลางดาราจักรที่มีมวลหลายพันล้านเท่าดวงอาทิตย์