Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Twee natuurkundigen denken dat vrije wil en terug in de tijd gaan te verenigen zijn.
Speelfilms waarin tijdreizen centraal staat, zijn meestal breinbrekers. Het verhaal is zelden simpelweg: hoofdpersoon reist terug in de geschiedenis, beleeft daar een avontuur en keert dan terug naar het heden. Want al gauw komt de vraag op: al die dingen die de hoofdpersoon in het verleden verandert… Welk effect hebben die op het heden en de toekomst?
Hét schoolvoorbeeld daarvan is de grootvaderparadox. Stel dat je terug in de tijd reist naar enkele decennia voor je geboorte en je grootvader doodschiet voordat hij je vader kan verwekken. Dan word jij dus ook nooit geboren. Maar als jij nooit geboren wordt, kun je niet terug in de tijd gaan om je grootvader dood te schieten. Dus blijft hij leven, dus word je wel geboren, dus… Enzovoort.
Wat betekent dat voor tijdreizen? Zijn zulke situaties zo bizar dat tijdreizen simpelweg niet mogelijk is? Kan het toch, maar ben je niet vrij om te doen wat je wilt? Of zijn er manieren om zowel tijdreizen als de vrije wil van de tijdreiziger te redden, zonder dat de hele tijdlijn één paradoxale warboel wordt? Ja, die manieren zijn er, zeggen natuurkundige Fabio Costa en zijn student Germain Tobar van de Universiteit van Queensland in Australië.
Lees ook:
Tunnel door de ruimtetijd
In eerste instantie zou je misschien zeggen: waarom houden serieuze wetenschappers zich bezig met tijdreizen? Nou, omdat het volgens de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein in principe mogelijk is. Dat wil natuurlijk niet zeggen dat tijdmachines daadwerkelijk binnen ons bereik liggen. Maar alleen al het feit dat een van de steunpilaren van onze huidige natuurkunde de deur op een kier laat, zet natuurkundigen ertoe aan om na te denken over de consequenties.
Eén toegestane tijdmachine is bijvoorbeeld een wormgat; een soort tunnel door de ruimtetijd. Daarbij is het denkbaar – ‘mogelijk’ is misschien een wat groot woord – dat het ene uiteinde van zo’n wormgat zich in het heden bevindt en het andere in het verleden; zeg een uur geleden. Als je nu een bal door dat gat gooit, is die er dus een uur geleden al uitgekomen. Kun je er dan vervolgens nog voor kiezen om die bal er níét in te gooien?
In 2019 publiceerde Costa een wetenschappelijk artikel dat raakt aan die vraag. “We keken naar locaties in de ruimte en momenten in de tijd waarop een tijdreiziger kan besluiten een handeling te verrichten om het verleden te beïnvloeden, bijvoorbeeld bij een van de uiteinden van een wormgat”, legt Costa uit. “De tijdreiziger kan dan reageren op wat hij uit het andere uiteinde ziet komen – een bal – en besluiten zijn bal toch niet in zijn uiteinde te gooien. Zo kan hij dan een tegenstrijdigheid creëren: er komt een bal uit het wormgat die er nooit in wordt gegooid.”
Hij vervolgt: “In ons artikel lieten we zien dat er één wiskundig proces bestaat waarbij de buitenwereld steeds een manier vindt om de gebeurtenissen zó aan te passen dat alles consistent blijft. Dan is bijvoorbeeld de bal die uit het andere uiteinde van het gat kwam blijkbaar niet de bal van de tijdreiziger – die hij er immers niet in gooit – maar een andere.”
Geen bouwplan
Een heel sterk argument voor tijdreizen met behoud van vrije wil is dat nog niet. Ten eerste werkt het verhaal van Costa alleen als je kijkt naar maximaal drie gebiedjes in de ruimtetijd: als je in een zo’n gebiedje probeert het verleden te beïnvloeden, leidt dat in de andere twee niet tot tegenspraken. Maar eigenlijk wil je ook iets kunnen zeggen over grotere aantallen gebiedjes. Ten tweede is één enkel wiskundig proces dat geen paradoxen oplevert wat schamel. Wie zegt dat de natuur net dát proces gebruikt?
Onder begeleiding van Costa heeft zijn student Tobar nu aangetoond dat het bovenstaande verhaal opgaat voor élk aantal gebiedjes in de ruimtetijd. Bovendien vond hij heel veel verschillende wiskundige processen waarmee iemand in het ene gebiedje het verleden kan beïnvloeden zonder dat dit in de overige gebiedjes tot problemen leidt. “Dat is een veel sterkere onderbouwing voor het idee dat tijdreizen mogelijk is”, zegt Tobar.
Wel moeten Tobar en Costa nog een belangrijke stap zetten, voordat filmfans echt enthousiast mogen worden. “Het gaat hier over heel abstracte processen”, zegt Tobar. “We hebben nog geen scenario’s gevonden in het echte heelal waarbij die processen daadwerkelijk van toepassing zijn.” En zelfs als ze die scenario’s wel weten te bedenken, wil dat nog niet zeggen dat er een bouwplan voor een tijdmachine ligt.
Maar goed, Tobars wetenschappelijke carrière moet ook nog beginnen. Wie weet waar hij de komende decennia allemaal mee op de proppen komt. En als hij dan op zijn oude dag écht heeft ontdekt hoe het allemaal zit, kan hij natuurlijk altijd even terug in de tijd reizen naar zijn vroegere zelf, om die van al zijn bevindingen op de hoogte te stellen. Kan die vervolgens de rest van zijn carrière bezoekjes aan het verleden brengen – als het goed is zonder daarbij allerlei tegenstrijdigheden te veroorzaken.
Deze Far Out komt ook in het dikke zomernummer van KIJK.
Bronnen: Classical and Quantum Gravity (1), Classical and Quantum Gravity (2)
Beeld: edobric/Shutterstock