Вероятно сте чували за котката на Шрьодингер, злощастната котка в кутия, която е едновременно жива и мъртва, докато кутията се отвори, за да разкрие действителното си състояние. Е, сега увийте ума си около времето на Шрьодингер, ситуация, при която едно събитие може едновременно да бъде причина и следствие на друго събитие.
Такъв сценарий може да бъде неизбежен във всяка теория на квантовата гравитация, все още мътна област на физиката, която се стреми да комбинира теорията на общата относителност на Алберт Айнщайн с работата на квантовата механика. В нов документ учените създават машап от двете, като си представят звездни кораби в близост до огромна планета, чиято маса забавя времето. Те стигат до извода, че звездните кораби могат да се окажат в състояние, при което причинно-следствената връзка е обърната: Едно събитие може да се окаже причиняващо друго събитие, случило се преди него.
„Човек може да измисли този вид сценарий, при който временният ред или причина и следствие са в суперпозиция, за да бъдат обърнати или не обърнати назад“, казва съавторът на изследването Игор Пиковски, физик в Центъра за квантова наука и инженерство в Технологичния институт „Стивънс“ в Ню Джърси. "Това е нещо, което очакваме да се случи, след като имаме пълна теория за квантовата гравитация."
Квантово време
Известният експеримент с котешка мисъл на Шрьодингер моли зрителя да си представи кутия с котка и радиоактивна частица, която, след като се разпадне, ще убие нещастната котка. По принципа на квантовото суперпозиция оцеляването или смъртта на котката е еднакво вероятно, докато не бъде измерено - така че докато се отвори кутията, котката е едновременно жива и мъртва. В квантовата механика суперпозицията означава, че една частица може да съществува в множество състояния едновременно, подобно на котката на Шрьодингер.
Новият мисловен експеримент, публикуван на 21 август в списанието Nature Communications, съчетава принципа на квантовото суперпозиция с теорията на общата относителност на Айнщайн. Общата относителност казва, че масата на гигантски обект може да забави времето. Това е добре установено като вярно и измеримо, каза Пиковски; астронавт, обикалящ около Земята, ще изживее време само по-бързо, отколкото неговият близнак на планетата. (Ето защо попадането в черна дупка би било много постепенно преживяване.)
По този начин, ако футуристичен космически кораб се намираше в близост до масивна планета, неговият екипаж ще изживее времето си малко по-бавно, отколкото хората в колегата, разположени по-далеч. Сега хвърлете малко квантова механика и можете да си представите ситуация, при която тази планета е суперпозиционирана едновременно близо до и далеч от двата космически кораба.
Времето става странно
В този суперпозициониран сценарий на два кораба, преживяващи време в различни срокове, причината и следствието могат да станат мънички. Например, да кажем, че корабите са помолени да проведат мисия за обучение, в която те стрелят един по друг и избягват един друг огън, като знаят напълно добре времето, когато ракетите ще изстрелят и прихващат своите позиции. Ако наблизо няма масивна планета, която да се забърква с течение на времето, това е просто упражнение. От друга страна, ако тази огромна планета присъства и капитанът на кораба не вземе предвид забавянето на времето, екипажът може да избяга твърде късно и да бъде унищожен.
С планетата в суперпозиция, едновременно близо и далеч, би било невъзможно да се знае дали корабите ще се избягват твърде късно и ще се унищожат, или ще се отдалечат и ще оцелеят. Нещо повече, причината и следствието могат да бъдат обърнати, каза Пиковски. Представете си две събития, A и B, които са причинно-следствени.
"A и B могат да влияят един на друг, но в единия случай A е преди B, докато в другия случай B е преди A" в състояние на суперпозиция, каза Пиковски. Това означава, че и A, и B са едновременно причината и следствието един на друг. За щастие на вероятно обърканите екипажи на тези въображаеми космически кораби, каза Пиковски, те ще имат математически начин да анализират предаванията на другия, за да потвърдят, че са в суперпозиционирано състояние.
Очевидно в реалния живот планетите не се движат около галактиката волно-неволно. Но мисловният експеримент може да има практически последици за квантовите изчисления, дори без да се изработи цяла теория за квантовата гравитация, каза Пиковски. Използвайки суперпозиции в изчисленията, квантово-изчислителната система би могла едновременно да оцени процеса като причина и като резултат.
„Квантовите компютри може да могат да използват това за по-ефективни изчисления“, каза той.
