Jūs, iespējams, esat dzirdējis par Šrēdingera kaķi, neveiksmīgo kaķi kastē, kas vienlaikus ir dzīva un mirusi, līdz kaste tiek atvērta, lai atklātu tās faktisko stāvokli. Tagad apdomājiet Šrēdingera laiku - situāciju, kurā viens notikums vienlaikus var būt cita notikuma cēlonis un sekas.
Šāds scenārijs var būt neizbēgams jebkurā kvantu gravitācijas teorijā, kas joprojām ir drūma fizikas joma un kas mēģina apvienot Alberta Einšteina vispārējās relativitātes teoriju ar kvantu mehānikas darbību. Jaunā rakstā zinātnieki izveido divu veidu sajaukumu, iedomājoties zvaigznes kuģus netālu no milzīgas planētas, kuras masa palēnina laiku. Viņi secina, ka zvaigznes kuģi varētu nonākt stāvoklī, kurā cēloņsakarība ir apgriezta: Viens notikums var beigties ar citu notikumu, kas notika pirms tā.
"Var izdomāt šāda veida scenārijus, kad laika kārtība vai cēlonis un sekas ir savstarpēji aizstāti vai nav apgriezti," sacīja pētījuma līdzautors Igors Pikovskis, Stīvensa Tehnoloģiju institūta Kvantu zinātnes un inženierijas centra fiziķis Ņūdžersija. "Tas ir kaut kas, ko mēs sagaidām, ka tam vajadzētu notikt, kad mums būs pilnīga kvantu gravitācijas teorija."
Kvantu laiks
Slavenā Šrēdingera kaķu domu eksperimenta laikā kāds skatītājs lūdz iedomāties kasti, kurā glabājas kaķis, un radioaktīvo daļiņu, kas pēc sabrukšanas nogalinās neveiksmīgo kaķi. Pēc kvantu superpozīcijas principa kaķa izdzīvošana vai nāve ir vienlīdz iespējama līdz brīdim, kad to mēra - tātad līdz kastes atvēršanai kaķis vienlaikus ir dzīvs un miris. Kvantu mehānikā superpozīcija nozīmē to, ka daļiņa var eksistēt vairākos stāvokļos vienlaikus, tāpat kā Šrēdingera kaķis.
Jaunais domu eksperiments, kas publicēts 21. augustā žurnālā Nature Communications, apvieno kvantu superpozīcijas principu ar Einšteina vispārējās relativitātes teoriju. Vispārējā relativitāte saka, ka milzu objekta masa var palēnināt laiku. Tas ir labi atzīts par patiesu un izmērāmu, sacīja Pikovskis; astronauts, kas riņķo ap Zemi, piedzīvos laiku tikai ar smidi ātrāk nekā viņa dvīņi atpakaļ uz planētas. (Tāpēc arī iekrist melnajā caurumā būtu ļoti pakāpeniska pieredze.)
Tādējādi, ja futūristisks kosmosa kuģis atrastos netālu no masīvas planētas, tā apkalpe piedzīvos laiku mazliet lēnāk nekā cilvēki, kas atrodas kosmosa aparātā, kas atrodas tālāk. Tagad iemetiet nedaudz kvantu mehānikas, un jūs varat iedomāties situāciju, kurā šī planēta vienlaikus tiek uzlikta virs viena un otra tuvumā un tālu no diviem kosmosa kuģiem.
Laiks kļūst dīvains
Šajā superpozitīvajā scenārijā, kad divi kuģi piedzīvo laiku dažādos laika periodos, cēlonis un sekas var kļūt nepatīkami. Piemēram, teiksim, ka kuģiem tiek lūgts veikt mācību misiju, kurā viņi šauj viens uz otru un izvairās viens no otra, labi zinot laiku, kad raķetes palaiž, un pārtverot viņu pozīcijas. Ja tuvumā nav nevienas masīvas planētas, kas sajauktos ar laika plūsmu, tas ir vienkāršs vingrinājums. No otras puses, ja šī masīvā planēta būtu klāt un kuģa kapteinis neņemtu vērā laika palēnināšanos, apkalpe var aizkavēties par vēlu un tikt iznīcināta.
Tā kā planēta atrodas superpozīcijā, vienlaikus tuvu un tālu, nebūtu iespējams zināt, vai kuģi pārāk vēlu aizbēg un iznīcina viens otru, vai arī tie pārvietojas malā un izdzīvo. Turklāt cēloņu un seku varētu mainīt, sacīja Pikovskis. Iedomājieties divus notikumus, A un B, kas ir cieši saistīti.
"A un B var ietekmēt viens otru, bet vienā gadījumā A ir pirms B, bet otrā gadījumā B ir pirms A" superpozīcijas stāvoklī, sacīja Pikovskis. Tas nozīmē, ka gan A, gan B vienlaikus ir cēloņi un sekas viens otram. Par laimi šo iedomāto kosmosa kuģu, iespējams, sajauktajām apkalpēm, sacīja Pikovski, viņiem būs matemātisks veids, kā analizēt viens otra raidījumus, lai apstiprinātu, ka viņi atrodas superpozīcijā.
Acīmredzot reālajā dzīvē planētas nekustīgi pārvietojas pa galaktiku. Bet domu eksperimentam varētu būt praktiska ietekme uz kvantu skaitļošanu, pat neizstrādājot visu kvantu gravitācijas teoriju, sacīja Pikovskis. Izmantojot aprēķinos superpozīcijas, kvantu skaitļošanas sistēma vienlaikus varētu novērtēt procesu kā cēloni, tā kā sekas.
"Iespējams, ka kvantu datori to varēs izmantot efektīvākai aprēķināšanai," viņš sacīja.
