Verjetno ste že slišali za mačko Schrödinger, nesrečnega mačka v škatli, ki je hkrati živa in mrtva, dokler se škatla ne odpre, da bi razkrila njeno dejansko stanje. No, zdaj zavijte svoj um okoli Schrödingerjevega časa, situacije, ko je lahko en dogodek hkrati vzrok in posledica drugega dogodka.
Tak scenarij je morda neizogiben v kateri koli teoriji kvantne gravitacije, še vedno mutnem področju fizike, ki poskuša združiti teorijo splošne relativnosti Alberta Einsteina z delovanjem kvantne mehanike. V novem prispevku znanstveniki ustvarijo zmešnjavo obeh, tako da si predstavljajo zvezdne ladje v bližini ogromnega planeta, katerega masa upočasni čas. Zaključijo, da bi se lahko zvezdniške ladje znašle v stanju, ko je vzročnost obratna: en dogodek bi lahko na koncu povzročil še en dogodek, ki se je zgodil pred njim.
"Nekdo si lahko zamisli takšen scenarij, kjer je časovni vrstni red ali vzrok in učinek v superpoziciji, da sta obrnjena ali ne obrnjena," je dejal soavtor študije Igor Pikovski, fizik iz Centra za kvantno znanost in inženiring na Inštitutu za tehnologijo Stevens v New Jersey "To je nekaj, kar pričakujemo, da se bo zgodilo, ko bomo imeli celotno teorijo kvantne gravitacije."
Kvantni čas
Znani Schrödingerjev eksperiment z mačkami prosi gledalca, naj si predstavlja škatlico z mačko in radioaktivnim delcem, ki bo, ko bo razpadel, ubil nesrečnega mačka. Po načelu kvantne superpozicije je mačje preživetje ali smrt enako verjetno, dokler se ne izmeri - torej dokler se škatla ne odpre, je mačka hkrati živa in mrtva. V kvantni mehaniki superpozicija pomeni, da lahko delec obstaja v več stanjih hkrati, tako kot Schrödingerjeva mačka.
Novi miselni eksperiment, objavljen 21. avgusta v reviji Nature Communications, združuje načelo kvantne superpozicije z Einsteinovo teorijo splošne relativnosti. Splošna relativnost pravi, da lahko masa velikanskega predmeta čas upočasni. To je dobro uveljavljeno kot resnično in merljivo, je dejal Pikovski; astronavt, ki kroži na Zemlji, bo doživel čas le smrklje hitreje kot njegov dvojček na planetu. (Tudi zato bi bilo padanje v črno luknjo zelo postopno.)
Če bi bilo futuristično vesoljsko plovilo blizu ogromnega planeta, bi njegova posadka čas doživljala nekoliko počasneje, kot bi ljudje v drugem vesoljskem plovilu, nameščeni dlje. Zdaj pa vstavite malo kvantne mehanike in si lahko predstavljate situacijo, v kateri je ta planet istočasno postavljen blizu in daleč od obeh vesoljskih plovil.
Čas postane čuden
V tem superpozicioniranem scenariju dve ladji, ki imata čas v različnih časovnih rokih, bi lahko vzrok in učinek postale neokusne. Recimo, recimo, da se od ladij zahteva, da opravijo učno misijo, v kateri se med seboj streljajo in izmikajo ogenj, pri čemer dobro poznajo čas izstrelkov in prestrezanje njihovih položajev. Če v bližini ni nobenega ogromnega planeta, ki bi se spopadel s tokom, je to preprosta vaja. Po drugi strani, če bi bil prisoten ta ogromen planet in kapitan ladje ne bi upošteval upočasnjevanja časa, bi se lahko posadka prepozno izognila in bila uničena.
Če je planet v superpoziciji, hkrati blizu in daleč, bi bilo nemogoče vedeti, ali se bodo ladje prepozno izmikale in se uničile ali pa se bodo odmaknile in preživele. Še več, vzrok in posledica bi se lahko obrnili, je dejal Pikovski. Predstavljajte si dva dogodka, A in B, ki sta vzročno povezana.
"A in B lahko vplivata drug na drugega, vendar je v enem primeru A pred B, medtem ko je v drugem primeru B pred A" v stanju superpozicije, je dejal Pikovski. To pomeni, da sta A in B hkrati vzrok in posledica drug drugega. Na srečo za verjetno zmedene posadke teh namišljenih vesoljskih plovil, je dejal Pikovski, bodo imeli matematični način, da bi analizirali prenose drug drugega, da bi potrdili, da so v superpozicioniranem stanju.
Očitno se v resničnem življenju planeti ne premikajo po galaksiji voljno-nežno. Toda miselni eksperiment bi lahko imel praktične posledice za kvantno računanje, tudi če ne bi razvili celotne teorije kvantne gravitacije, je dejal Pikovski. Z uporabo superpozicij v izračunih bi lahko sistem kvantnih računov hkrati ocenil postopek kot vzrok in kot učinek.
"Kvantni računalniki bodo to lahko uporabljali za učinkovitejše računanje," je dejal.
