Принцип самосогласованности Новикова является ключевым понятием в современной теории времени, особенно в контексте обсуждения замкнутых кривых времени (ЗКВ) и гипотетических путешествий в прошлое. Он формулируется следующим образом: любое событие, которое может повлиять на прошлое, делает это так, что не возникает логических противоречий, то есть все действия, включая путешествия во времени, должны быть внутренне согласованы.
Этот принцип является попыткой сохранить причинно-следственную структуру в условиях, где классическая причинность кажется нарушенной. Он был предложен физиком Игорем Новиковым в 1980-х годах как средство разрешения парадоксов времени, таких как парадокс дедушки.
Парадокс дедушки иллюстрирует фундаментальную проблему: если путешественник во времени отправится в прошлое и предотвратит встречу своих предков, он лишает себя возможности существовать и совершить путешествие, что приводит к логическому противоречию. Принцип Новикова запрещает сценарии, в которых такие противоречия возможны.
Другие формы временных парадоксов включают:
Принцип самосогласованности позволяет рассматривать эти ситуации, но исключает любые события, ведущие к прямым противоречиям.
В теоретической физике принцип Новикова часто формализуется через вероятностные и геометрические методы. Рассмотрим пространство событий ℳ с временной метрикой gμν. Пусть существует замкнутая кривая времени γ. Принцип самосогласованности накладывает следующие условия:
Математически это можно выразить через функционал действия S, для которого существует единственное самосогласованное решение:
$$ \frac{\delta S}{\delta \phi} = 0, \quad \phi \in \Gamma_{\text{self-consistent}} $$
где ϕ — конфигурация полей и частиц, а Γself-consistent — множество конфигураций, удовлетворяющих принципу самосогласованности.
Путешествия в замкнутых кривых времени: если космический объект перемещается по кривой типа Гёделя или через кротовую нору, принцип Новикова гарантирует, что никакое событие не разрушает саму кривую. Например, даже если объект воздействует на прошлое, оно произойдет так, что его действия были частью исходной истории.
Информационные петли: письмо или код, переданный в прошлое, может быть источником информации для самого себя. Важное уточнение — такая петля возможна только если она не создает противоречий, например, не уничтожает источник информации.
Взаимодействие с квантовыми эффектами: современные исследования рассматривают возможность использования формализма квантовой механики для моделирования самосогласованных сценариев, где вероятность событий распределена так, чтобы исключить противоречия.
Принцип Новикова можно понимать как естественный закон самосогласованности Вселенной. Если допустить существование замкнутых кривых времени, Вселенная «организует» события так, чтобы сохранялась причинная последовательность, даже если она выглядит нелинейной с точки зрения внешнего наблюдателя.
Это не запрещает путешествия во времени как таковые, но накладывает ограничения на возможные действия: невозможны сценарии, которые приводят к логическим парадоксам. Таким образом, принцип становится своего рода «правилом игры» для историй, содержащих временные петли.