Принцип самосогласованности: Принцип самосогласованности Новикова | это… Что такое Принцип самосогласованности Новикова?

Принцип самосогласованности Новикова | это… Что такое Принцип самосогласованности Новикова?

При́нцип самосогласо́ванности Но́викова — принцип, призванный разрешить парадоксы, связанные с путешествиями во времени, теоретически допускаемыми некоторыми решениями уравнений Эйнштейна, разрешающими существование замкнутых временеподобных линий. В упрощённой формулировке принцип самосогласованности постулирует, что при перемещении в прошлое вероятность действия, изменяющего уже случившиеся с путешественником событие, стремится к нулю.

Впервые об этой идее упоминают Я. Б. Зельдович и И. Д. Новиков в 1975 году^[1], высказывая мнение о том, что существование замкнутых временеподобных линий не обязательно приводит к нарушению принципа причинности. События на такой линии могут влиять друг на друга по замкнутому циклу, то есть быть «самосогласованными». Аналогичное соображение встречается и в более поздней книге Новикова^[2], однако строгую формулировку принцип получил лишь в 1990 году:

Мы формулируем эту точку зрения в виде принципа самосогласованности, который постулирует, что из всех возможных моделей, допускаемых известными законами физике, в нашей Вселенной локально могут существовать только те, которые глобально самосогласованы. Этот принцип позволяет исследователям строить решения физических уравнений только при условии что локальное решение может быть расширено до части (не обязательно уникальной) глобального решения, которое определено для всех частей пространства-времени за исключением сингулярностей.^[3]

Оригинальный текст  (англ.)  

We shall embody this viewpoint in a principle of self-consistency, which states that the only solutions to the laws of physics that can occur locally in the real Universe are those which are globally self-consistent. This principle allows one to build a local solution to the equations of physics only if that local solution can be extended to a part of a (not necessarily unique) global solution, which is well defined throughout the nonsingular regions of the spacetime.

Упоминания до работ Новикова

Утверждения, аргументы и философские принципы, логически эквивалентные принципу самосогласования были опубликованы и до работ Игоря Новикова:

• В рассказе «По пятам» (англ.  By His Bootstraps)^[4]Роберта Хайнлайна, написанном в 1941 году, сюжетная линия описывает человека, встречающего более старые версии себя самого, путешествующего во времени. По мере старения и участия в этих же событиях «с другой стороны», все они складываются в совершенно самосогласованную цепочку.
• В рассказе Роберта Янга «Девушка-одуванчик» (англ. The Dandelion Girl), впервые опубликованном в 1961 году в журнале The Saturday Evening Post (англ.) главная героиня достаточно четко формулирует этот принцип.^[5]
• В романе Гарри Гаррисона «Фантастическая сага»^[6] (1967 год) главный герой отправляется в прошлое для съемок фильма об основании колонии викингов в Северной Америке. Однако потом выясняется что именно их «съемочная» колония и была отражена в истории как «настоящая», и некоторые члены съемочной группы увековечены в скандинавских сагах.

Использование в культуре

• Сюжет фильма 12 обезьян следует принципу Новикова. Любые попытки главного героя Джеймса Коула (сыгранного Брюсом Уиллисом) изменить прошлое неизменно проваливаются. В конце концов его смерть на глазах его самого в детском возрасте происходит именно так, как он её запомнил.^[7]
• Похожий принцип используется в 5 сезоне сериала Остаться в живых. В сериале он именуется англ. Whatever Happened, Happened (в русском переводе соответствующий эпизод называется «Обратной дороги нет»). Он иллюстрируется несколькими сюжетными линиями, наиболее показательна из них та, в которой герои путешествуют в прошлое и, пытаясь предотвратить авиакатастрофу их самолета, фактически запускают цепочку событий к ней приведшую.^[8]
• Принцип самосогласованности Новикова также продемонстрирован в фантастическом фильме Терминатор.^[9]. В частности, Джон Коннор смог появится на свет, только отправив в прошлое своего отца Кайла Риза, а Скайнет разработали благодаря нейро-процессору, вытащенному из Терминатора, отправленного ей самой в прошлое. Таким образом, вмешательством в пространственно-временной континуум Джон Коннор и Скайнет гарантировали своё существование.

Примечания

1. ↑ Зельдович, Новиков, 1975, с. 679
2. ↑ Новиков, 1983, с. 176
3. ↑ Friedman et al, 1990, с. 1916-1917
4. ↑ Allen Everett, Thomas Roman Banana peels and Parallel Worlds // Time Travel and Warp Drives: A Scientific Guide to Shortcuts through Time and Space. — University of Chicago Press, 2011. — P. 144. — 280 p. — ISBN 978-0226224985
5. ↑ Paul J. Nahin Time Machines // Time Machines: Time Travel in Physics, Metaphysics, and Science Fiction. — Springer, 1998. — P. 274. — 628 p. — ISBN 9780387985718
6. ↑ S. Krasnikov The time travel paradox // Physical Review D. — 2002. — Vol. 65. — № 6. — P. 064017. — DOI:10.1103/PhysRevD.65.064013 — arΧiv:gr-qc/0109029v2
7. ↑ Ran Levi You, Grandpa, and Time Travel Paradoxes  (англ. ). The Future of Things (англ.) (11 November 2008). Архивировано из первоисточника 23 июля 2012. Проверено 10 мая 2012.
8. ↑ Erin Scottberg Lost’s Take on Free Will Makes Sense to Physicists  (англ.). Popular Mechanics (1 October 2009). Архивировано из первоисточника 23 июля 2012. Проверено 11 мая 2012.
9. ↑ J. Craig Wheeler Time machines // Cosmic Catastrophes: Exploding Stars, Black Holes, And Mapping The Universe. — 2nd, illustrated, revised. — Cambridge University Press, 2007. — С. 295. — 339 с. — ISBN 978-0-52-185714-7

Литература

1. Зельдович Я. Б., Новиков И. Д. Строение и эволюция Вселенной. — М.: Наука, 1975. — 736 с.
2. Новиков И. Д. Эволюция вселенной. — 2-е изд., переработанное. — М.: Наука, 1983. — 192 с.
3. John Friedman, Michael Morris, Igor Novikov, Fernando Echeverria, Gunnar Klinkhammer, Kip Thorne, Ulvi Yurtsever Cauchy problem in spacetimes with closed timelike curves (англ. ) // Physical Review D. — 1990. — Vol. 42. — № 6. — С. 1915-1930. — DOI:10.1103/PhysRevD.42.1915

Э. Юдковский про принцип самосогласованности Новикова (Гарри Поттер)

Фрагмент книги «Гарри Поттер и методы рационального мышления» (Элиезер Юдковский):

Четверг.

7:24 утра, если быть точным.

В руках Гарри покоился учебник, а сам он сидел на постели.

Ему только что пришла в голову идея поистине блестящего эксперимента.

Конечно, завтракать придётся на час позже, но не зря же у него были батончики со злаками. Эксперимент нужно провести незамедлительно.

Гарри отложил книгу, соскочил с кровати, подошёл к сундуку, открыл отсек, ведущий в подвал, спустился и начал передвигать ящики с книгами. Конечно, стоило уже давно всё распаковать, но он отставал в соревновании с Гермионой, так что времени катастрофически не хватало.

Гарри нашёл нужную книгу и быстро взобрался назад по лестнице.

Остальные мальчики уже проснулись и собирались идти на завтрак.

Гарри просмотрел оглавление, нашёл список первых десяти тысяч простых чисел, открыл нужную страницу и протянул книгу Энтони Голдштейну:

— Ты не мог бы мне помочь? Выбери два трёхзначных числа из этого списка. Только не говори какие. Перемножь их между собой и скажи результат. А! И, пожалуйста, перепроверь. Даже не представляю, что случится со мной или со вселенной, если ты ошибёшься.

Поведение собеседника говорило многое о жизни когтевранцев в эти дни — ведь Энтони и бровью не повёл и даже не спросил что-нибудь в духе: «Ты свихнулся?», или «Как-то странно. А зачем тебе?», или «Что значит — не представляешь, что случится со вселенной?».

Вместо этого Энтони молча взял книгу, достал пергамент и перо. Гарри отвернулся и зажмурился, чтобы точно ничего не увидеть. Он нетерпеливо переминался с ноги на ногу, держа наготове блокнот и механический карандаш.

— Готово, — сказал Энтони. — Сто восемьдесят одна тысяча четыреста двадцать девять.

Гарри тут же записал 181 429 и повторил число вслух, а Энтони подтвердил, что ошибки нет.

Затем Гарри бегом спустился на нижний этаж сундука, посмотрел на часы (они показывали 4:28, то есть сейчас было 7:28) и закрыл глаза.

Через полминуты он услышал звук шагов и шум закрывающейся крышки сундука. (Гарри не боялся задохнуться. Если покупаешь действительно хороший сундук, то в придачу получаешь чары свежего воздуха. Замечательная штука — магия: можно смело забыть о счетах за электричество.)

Когда Гарри открыл глаза, он, как и надеялся, увидел на полу сложенный листок — подарок от будущего себя.

Назовём его «Бумажка-2».

Гарри вырвал лист из блокнота.

Назовём его «Бумажка-1». Конечно, это тот же самый лист бумаги. Если присмотреться, то можно увидеть, что оторванные концы идеально совпадают.

Гарри мысленно представил алгоритм, по которому собирался действовать дальше.

Если он развернёт Бумажку-2 и она окажется чистой, он напишет «101 × 101» на Бумажке-1, свернёт её, час позанимается, вернётся назад во времени, положит Бумажку-1 (которая станет Бумажкой-2) в сундук, выйдет из него и присоединится к однокурсникам за завтраком.

Если Гарри развернёт Бумажку-2 и на ней будут написаны два числа, он их перемножит. Если в результате получится 181 429, Гарри перепишет числа с Бумажки-2 на Бумажку-1 и отправит её в прошлое. Если же нет, Гарри прибавит двойку к числу, написанному справа, и запишет новую пару чисел на Бумажке-1. Только если не получится больше 997: тогда Гарри прибавит двойку к числу слева, а справа запишет «101».

Если на Бумажке-2 будет написано «997 × 997», то он оставит Бумажку-1 чистой.

Таким образом, единственной стабильной временной петлёй будет та, в которой на Бумажке-2 записаны два простых множителя числа 181 429.

Если план сработает, Гарри сможет использовать данный алгоритм для получения любого ответа, который легко проверить, но сложно найти. Он не только докажет, что при наличии Маховика времени P = NP, — нет, это всего лишь частный случай всех задач, которые можно решить с помощью такой уловки. Гарри сможет вычислять с её помощью комбинации кодовых замков и любые пароли. Он даже сможет найти вход в Тайную Комнату Слизерина, если придумает систематический способ описания её местоположения в Хогвартсе. Блестящая махинация даже по меркам Гарри.

С трудом сдерживая волнение, Гарри поднял Бумажку-2, развернул её и увидел неровно написанные слова:

НЕ ШУТИ СО ВРЕМЕНЕМ

Дрожащей рукой Гарри вывел «НЕ ШУТИ СО ВРЕМЕНЕМ» на Бумажке-1, аккуратно её сложил и решил не проводить поистине блестящих экспериментов со Временем хотя бы до пятнадцати лет.

Более пугающих результатов, наверно, не получал никто за всю историю экспериментальной науки.

Только час спустя Гарри хоть как-то смог сосредоточиться на учебнике.

Так начался его четверг.

квантовая механика — Принцип самосогласованности Новикова — научная или философская идея?

спросил
1 год, 7 месяцев назад

Изменено
1 год, 7 месяцев назад

Просмотрено
154 раза

$\begingroup$

Насколько я понимаю, принцип Новикова либо философский, либо научный. Я слышал, что это следствие принципа стационарного действия (принципа наименьшего действия) в квантовой механике. Значит ли это, что принцип Новикова является научным?

Еще я слышал следующее: в квантовой механике вместо принципа стационарного действия есть функциональный интеграл, который расходится для замкнутых времениподобных кривых. Так ли это и что это значит?

Мой вопрос можно сформулировать иначе — допускает ли современная физика путешествия во времени (если допускает, то, очевидно, принцип Новикова является научной гипотезой). Я не могу понять статью С. Ллойда «Замкнутые времениподобные кривые посредством постселекции: теория и экспериментальная проверка непротиворечивости». В этой статье авторы описывают эксперимент, в котором они пытались вызвать временной парадокс, а этому противодействовал случайный фактор. Мне кажется, что если бы принцип Новикова работал в его первоначальном понимании, то вселенная не позволила бы Ллойду провести этот эксперимент, точно так же, как вселенная не позволяет путешественнику во времени убить своего дедушку (как это описано в популярной вымысел).

• квантовая механика
• экспериментальная физика
• время

$\endgroup$

1

$\begingroup$

По иронии судьбы, будет лучше, если я рассмотрю эти пункты не по порядку.

если бы принцип Новикова работал в его изначальном понимании, то вселенная не позволила бы Ллойду провести этот эксперимент

Поскольку машина времени так и не была построена, стоит объяснить, как на самом деле работает этот эксперимент (см. стр. 3). В каждом фотоне хранилось два кубита, и это метафоры для информации о будущем и прошлом, а также пост-селекция, отфильтрованная для фотонов, где биты совпадали. Поскольку принцип Новикова говорит больше, чем просто рассуждения любого писателя-фантаста о том, что «вы не можете изменить прошлое», он идентифицирует определенные квантово-механические амплитуды вероятности как $0$. В эксперименте Ллойда используются те же математические рассуждения, что и в эксперименте после отбора, поскольку он применим не только к путешествиям во времени, поведение которых мы пока не можем проверить по очевидным причинам. (Вы обнаружите, что физики часто проверяют аспект $B$ некоторой логики, когда аспект $A$ выходит за рамки современных технологий, например, излучение Хокинга.)

это следствие принципа стационарного действия (принципа наименьшего действия) в квантовой механике. Значит ли это, что принцип Новикова является научным?

Если мы сможем это проверить, то да. Я полагаю, все сводится к тому, считаете ли вы, что вышеупомянутые эксперименты с акустическими черными дырами делают излучение Хокинга научным.

существует функциональный интеграл, который расходится для замкнутых времяподобных кривых. Так ли это и что это значит?

9{-S}=0$ для евклидова действия, что делает соответствующую амплитуду $0$.

позволяет ли современная физика путешествовать во времени

Мы все еще работаем над этим.

$\endgroup$

4

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

общая теория относительности — принцип самосогласования Новикова и вероятности?

спросил
2 года 8 месяцев назад

Изменено
2 года, 8 месяцев назад

Просмотрено
72 раза

$\begingroup$

В соответствии с принципом самосогласованности Новикова (также предложенным другими авторами, такими как Кип С. Торн) 1 2, если существует событие, которое может вызвать парадокс или любое «изменение» в прошлом, то вероятность этого события равна нулю .

Но вероятность этой истории равна нулю или очень близка к нулю? (то есть крайне маловероятно, но не строго невозможно)

• общая теория относительности
• время
• вероятность
• червоточины

$\endgroup$

$\begingroup$

Я думаю, что понятие «непоследовательная история» даже не определено на этой картинке, так что бессмысленно говорить, что они имеют нулевую вероятность. В любом случае противоречивых историй не бывает.

В реферате статьи в соавторстве с Новиковым указано:

[] Принцип самосогласованности […] утверждает, что локальное решение уравнений физики может возникнуть в реальной Вселенной только в том случае, если оно может быть расширено, чтобы стать частью глобального решения, которое хорошо определено повсюду. (неособые области) классического пространства-времени.