پارادوکس پدربزرگ؛ آیا با سفر به گذشته می‌توان تاریخ را تغییر داد؟

پارادوکس پدربزرگ به موقعیت خودمتناقضی گفته می‌شود که از سناریوهای سفر در زمان سرچشمه می‌گیرد. در این سناریوی غیرممکن شخصی به گذشته سفر می‌کند تا پدربزرگ خود را بکشد. در‌ نتیجه پدربزرگی وجود نخواهد داشت که باعث تولد والدین او شود و در نهایت وجود خود شخص نقض می‌شود. به نقل از دایرةالمعارف فلسفه‌ی استنفورد، این تناقض گاهی به‌عنوان فرضیه‌ای برای نقض احتمال منطقی سفر به گذشته بیان می‌شود. بااین‌حال در چارچوب فیزیک مدرن روش‌هایی برای اجتناب از این تناقض وجود دارد.

فرض کنید ماشین زمانی دارید که به شما اجازه می‌دهد به گذشته سفر کنید. درحالی‌که در گذشته هستید به صورت تصادفی پدربزرگ یا هر کدام از اجدادتان را قبل از هرگونه تولید مثلی می‌کشید. این کار مجموعه‌ای از رویدادهای آینده از ‌جمله تولد شما را تحت تأثیر قرار می‌دهد. به‌طوری‌که تولدی در کار نخواهد بود؛ اما اگر در آینده به دنیا آمده باشید چطور می‌توانید پدربزرگ خود را در گذشته بکشید؟ در اینجا یک تناقض مطرح می‌‌شود. این سناریو در مجله‌های علمی تخیلی دهه‌های ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰ به شهرت رسید و نام «تناقض پدربزرگ» هم در سال ۱۹۵۰ برای آن پیشنهاد شد.

در ‌واقع شما نیازی به کشتن کسی ندارید؛ بلکه به روش‌های متعددی می‌توانید تاریخ را تغییر دهید به‌طوری‌که به نبود شما در آینده بینجامد. شاید بهترین مثال فیلم «بازگشت به آینده» باشد. در این فیلم شخصیت اصلی با سفر به گذشته بین والدین خود قبل از ازدواجشان جدایی می‌اندازد و سپس دیوانه‌وار تلاش می‌کند دوباره آن‌ها را به هم برگرداند.

استیون هاوکینگ، درخشان‌ترین فیزیکدان معاصر، درباره‌ی واقعیت‌های سفر در زمان صحبت کرد. او در سال ۱۹۹۹ درباره‌ی «وارپ‌های فضا زمانی» سخنرانی کرد که نشان می‌دهند چگونه نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین سفر در زمان را با خمیده کردن فضازمان روی خود ممکن می‌سازد.

از دیدگاه تئوری، ابزاری که امکان سفر در زمان و توانایی کشتن اجداد را می‌دهد؛ نوعی خاص از کرمچاله است. کرمچاله‌ها به‌عنوان یکی از چشمگیرترین نتایج نسبیت عام اغلب به‌عنوان میانبرهایی بین یک نقطه از فضا و نقطه‌ای دیگر تعریف می‌شوند؛ اما هاوکینگ در سخنرانی خود نشان می‌دهد که یک کرمچاله می‌تواند به نقطه‌ی آغازین خود در زمان بازگردد. به این موقعیت منحنی بسته‌ی شبه زمانی (CTC) گفته می‌شود.

اما اگر فیزیک سفر به گذشته را ممکن کند آیا باز‌ هم پارادوکس پدربزرگ مشکل‌ساز خواهد شد؟ هاوکینگ می‌گوید دو راه احتمالی برای حل پارادوکس در این سناریو وجود دارد. در ابتدا او به مدلی به نام «تاریخ‌های پیوسته» اشاره می‌کند که در آن کل زمان (گذشته، حال و آینده) از پیش تعیین شده است. به این صورت می‌توانید در تاریخ مربوط به خود به نقطه‌ی آغازین زمان آن سفر کنید. اما در مدل «جهان بلوکی» شخص می‌تواند به گذشته بازگردد اما نمی‌تواند آن را تغییر دهد. با توجه به این دیدگاه، پارادوکس پدربزرگ هرگز به وجود نمی‌آید. از طرفی در گزینه‌ی دوم موقعیت پیچیده‌تر می‌شود.

دومین روش برای سفر به گذشته، نظریه‌های فیزیک کوانتومی را دربرمی‌گیرد. بر‌ اساس این نظریه یک رویداد می‌تواند دارای چندین خروجی‌ احتمالی با احتمال‌های مختلف وقوع باشد. بر‌ اساس دایرةالعمارف فلسفه‌ی استنفورد، تعریف «جهان‌های متعدد» در نظریه‌ی کوانتومی، خروجی‌های چندگانه را در بازه‌های زمانی «موازی» محتمل می‌داند. بر‌ اساس این دیدگاه پارادوکس پدربزرگ در صورتی حل می‌شود که مسافر زمان در بازه‌ای زندگی کند که در آن پدربزرگ با عمر طولانی زندگی کرده است تا فرزندی داشته باشد و در بازه‌ی زمانی موازی به گذشته بازمی‌گردد تا او را بکشد و هرگز متولد نشود. دایرةالمعارف استنفورد همچنین استدلالی قوی را برای عدم توانایی نوسان بین بازه‌های زمانی موازی را ارائه می‌کند. بر‌ اساس سخنرانی هاوکینگ در سال ۱۹۹۹، این فرضیه‌ی سناریوهای علمی تخیلی مثل فیلم «بازگشت به آینده» است.

فیلم بازگشت به آینده در سال ۱۹۸۵ ساخته شد در آن زمان تعریف «جهان موازی» از پارادوکس پدربزرگ نوعی حدس فلسفی بود. بااین‌حال در سال ۱۹۹۱، فیزیک‌دانی به نام دیوید دیوچ فرضیه‌ی محکم‌تری را برای آن ارائه کرد. دیوچ نشان داد با اینکه بازه‌های زمانی موازی نمی‌توانند با یکدیگر تعامل کنند، این موقعیت در مجاورت منحنی شبه زمانی بسته (CTC) و با بازگشت منحنی‌های کرمچاله‌ای روی خود تغییر می‌کند. در اینجا بر‌ اساس سناریوهای علمی تخیلی، بازه‌های زمانی مختلف با یکدیگر برخورد می‌کنند؛ در ‌نتیجه وقتی CTC به گذشته حلقه می‌زند، در واقع گذشته‌ی بازه‌ی زمانی دیگری است. اگر این نظریه اثبات شود می‌توانید پدربزرگ خود را در کودکی‌اش بکشید بدون اینکه به حذف خودتان منجر شود. در این صورت پدربزرگ شما در دنیای موازی هرگز وجود نخواهد داشت و قاتل پدربزرگتان در دنیای دیگری وجود دارد.

شاید عجیب به نظر برسد اما شواهدی تجربی برای راه‌حل دیوچ برای پارادوکس پدربزرگ وجود دارند. در سال ۲۰۱۴، گروهی از دانشگاه کویینزلند به بررسی سناریوی ساده‌تر سفر در زمان پرداختند که شامل پارادوکس منطقی مشابهی بود. پژوهشگرها مقاله‌ی خود را همان سال در مجله‌ی Nature Communicaitons منتشر کردند. ایده‌ی اصلی هم این بود که یک ذره‌ی زیراتمی باید به گذشته بازگردد تا کلیدی را که منجر به تولید آن شده است، بچرخاند: اگر کلید نچرخید، ذره هرگز به وجود نمی‌آید.

یکی از ویژگی‌های کلیدی نظریه‌ی دیوچ این است که احتمالات متعدد باید خودسازگار باشند. برای مثال در نمونه‌ی پژوهش کویینزلند، اگر احتمال به عقب برگشتن ذره در زمان ۵۰-۵۰ باشد، احتمالاً برعکس شدن کلید برای ایجاد ذره هم ۵۰-۵۰ خواهد بود. در نبود ماشین زمان، پژوهشگرها آزمایشی شامل یک زوج فوتون ترتیب دادند که از نظر منطقی هم‌ارز با تک فوتونی است که برای ایجاد خود به عقب برمی‌گردد. این آزمایش موفقیت‌آمیز بود و نتایج آن نظریه‌ی خودسازگاری دیوچ را تأیید کردند.

کشتن پدربزرگ در زمان کودکی‌اش تنها راه متولد نشدن شما است؛ اما احتمال‌های دیگری هم وجود دارند. در سیستمی که به اندازه‌ی کافی پیچیده باشد، حتی کوچک‌ترین تغییر می‌تواند پیامدهای بلندمدتی را به‌دنبال داشته باشد. درست مانند اثر پروانه‌ای که بال زدن پروانه می‌تواند باعث ایجاد طوفانی در هزاران کیلومتر آن طرف‌تر شود. ری برادبوری، نویسنده‌ی علمی تخیلی در داستان «صدای طوفان» در سال ۱۹۵۲ فرضیه‌ی مشابهی را برای سفر در زمان ارائه داد که می‌توانید آن را در Internet Archive بخوانید. شخصیت داستان برادبوری به زمان دایناسورها بازمی‌گردد و در این زمان به صورت تصادفی روی یک پروانه قدم می‌گذارد و سپس به زمان حال بازمی‌گردد و با جامعه‌ای روبه‌رو می‌شود که برایش قابل‌شناسایی نیست. در‌ نتیجه اگر تغییرات اجتماعی به اندازه‌ی کافی تأثیرگذار باشند، مسافر زمان قطعاً با کشتن پدربزرگش مانع از تولد خود شده است.