Физики из Университета Нью-Гэмпшира предложили модель гравитации, в которой при определенных условиях невозможно вернуться в собственное прошлое. Однако у такого описания обнаружился серьезный недостаток: малые возмущения могут быстро нарастать. Исследование опубликовано в журнале Physical Review D.
Общая теория относительности допускает некоторые геометрии с замкнутыми времениподобными кривыми. Это математические траектории, по которым наблюдатель мог бы вернуться к событию своего прошлого. Возможность их существования в реальной Вселенной остается открытым вопросом.
Мустафа Исмаил и Дэвид Маттингли рассмотрели альтернативный подход — метрически-аффинную гравитацию. В нем геометрические величины, описывающие расстояния и изменение направлений в пространстве-времени, обладают большей независимостью, чем в обычной общей теории относительности.
Авторы построили модель MAGIC, в которой геометрия выделяет временное направление. В определенном глобальном секторе оно задает функцию времени, последовательно меняющуюся вдоль допустимых траекторий. Такая функция исключает замкнутый путь в прошлое.
Но расчет небольших возмущений на рассмотренном космологическом фоне выявил дополнительную скалярную моду — особый тип гравитационных колебаний. У нее обнаружилась градиентная неустойчивость: вместо устойчивого распространения отклонения растут, причем коротковолновые — быстрее.
Поэтому в нынешнем виде модель еще нельзя использовать как физически состоятельное описание космоса. Кроме того, глобальная защита от временных петель требует дополнительного условия на геометрию, которое не следует автоматически из локальных уравнений.
Работа показывает один из способов встроить защиту причинности в теорию гравитации. Следующая задача — устранить неустойчивость, сохранив этот механизм.
Ранее физик в три строки исключил возможность путешествия в прошлое.