Valószínűleg hallottál már Schrödinger macskájáról, a szerencsétlen macskáról egy dobozban, amely egyszerre él és halott, amíg a dobozt kinyitják, hogy felfedje annak valós állapotát. Nos, most tedd körül Schrödinger idejét, egy olyan helyzetet, amelyben egy esemény egyszerre lehet egy másik esemény oka és következménye.
Ez a forgatókönyv elkerülhetetlen lehet a kvantum gravitáció bármely elméletében, amely a fizika még mindig homályos területe, amely arra törekszik, hogy összekapcsolja Albert Einstein általános relativitáselméletét a kvantummechanika működésével. Egy új cikkben a tudósok összeállítják a kettőt úgy, hogy egy csillaghajót elképzelnek egy hatalmas bolygó közelében, amelynek tömege lelassítja az időt. Megállapítják, hogy a csillaghajók olyan helyzetben találhatják magukat, ahol az okozati összefüggés megfordul: Egy esemény végül újabb eseményt okozhat, amely előtte történt.
"Ilyen forgatókönyvet lehet elkészíteni, ha az időrend vagy az ok és a hatás egymással szemben áll, vagy pedig nem fordítva vannak" - mondta Igor Pikovski, a tanulmány társszerzője, a Stevens Technológiai Intézet Kvantumtudományi és Műszaki Központjának fizikusa New Jersey. "Ez a valami, amire számíthatunk, amikor megtörténik a kvantum gravitáció teljes elmélete."
Kvantumidő
A híres Schrödinger macskás gondolatkísérlet arra kéri a nézőt, hogy képzeljen el egy macskát és egy radioaktív részecskét tartalmazó dobozt, amely ha egyszer elbomlik, megöli a szerencsétlen macskát. A kvantum-szuperpozíció elve szerint a macska túlélése vagy halála ugyanolyan valószínű, amíg meg nem mérik - tehát a doboz kinyitásáig a macska egyszerre él és halott. A kvantummechanikában a szuperpozíció azt jelenti, hogy a részecske több állapotban is létezhet egyszerre, akárcsak Schrödinger macska.
Az új gondolatkísérlet, amelyet augusztus 21-én jelentettek meg a Nature Communications folyóiratban, a kvantum-szuperpozíció elvét ötvözi Einstein általános relativitáselmélet-elméletével. Az általános relativitáselmélet szerint az óriási tárgy tömege lelassíthatja az időt. Ez jól megalapozott, mint igaz és mérhető, mondta Pikovski; egy űrhajós, amely a Föld körül kering, csak az időt fogja megtapasztalni egy időben, mint ikerje vissza a bolygón. (Ezért is nagyon fokozatos tapasztalat lenne a fekete lyukba esni.)
Így ha egy futurisztikus űrhajó egy hatalmas bolygó közelében lenne, a legénység egy kicsit lassabban érezné az időt, mint a távolabb elhelyezkedő űrhajó emberei. Most dobj be egy kis kvantummechanikát, és el tudod képzelni egy olyan helyzetet, amelyben a bolygó egyidejűleg helyezkedik el a két űrhajó közelében és távol attól.
Az idő furcsa
Ebben a szuperpozíciós forgatókönyvben, amely szerint két hajó különböző időpontokban tapasztalja meg az időt, az ok és a következmény megdöbbentő lehet. Tegyük fel például, hogy a hajókat kikérik egy kiképzési misszió végrehajtására, amelyben egymás felé lőnek, és elkerülik egymás tüzet, jól tudva, hogy a rakéták mikor indítanak, és elfogják a helyzetüket. Ha a közelben nincs hatalmas bolygó, amely összezavarja az idő áramlását, ez egy egyszerű gyakorlat. Másrészt, ha ez a hatalmas bolygó jelen lenne, és a hajó kapitánya nem veszi figyelembe az idő lelassulását, a legénység túl későn kerülhet, és elpusztulhat.
A bolygó szuperpozíciójában, közel és távol egyidejűleg lehetetlen lenne tudni, hogy a hajók túl későn kerülnek-e el és elpusztítják egymást, vagy félremozdulnak és túlélnek. Sőt, az ok és a következmény megfordítható - mondta Pikovski. Képzeljünk el két eseményt, A és B, amelyek okozati összefüggésben vannak.
"A és B befolyásolhatják egymást, de az egyik esetben A B előtt van, míg a másik esetben B A előtt van" szuperpozíciós állapotban - mondta Pikovski. Ez azt jelenti, hogy mind A, mind B egyidejűleg oka és következménye egymásnak. A képzeletbeli űrhajó valószínűleg összezavarodott legénységének szerencséje szerint Pikovski szerint matematikai módszerük lesz elemezni egymás átvitelét annak megerősítése érdekében, hogy szuperpozícióban vannak.
Nyilvánvaló, hogy a való életben a bolygók nem akaratlanul mozognak a galaxis körül. De a gondolati kísérletnek gyakorlati következményei lehetnek a kvantumszámításban, még a kvantum gravitáció teljes elméletének kidolgozása nélkül is - mondta Pikovski. A szuperpozícióknak a számításokban történő felhasználásával a kvantumszámítási rendszer egyidejűleg képes értékelni a folyamatot okként és következményként.
"A kvantum számítógépek képesek lesznek ezt használni a hatékonyabb számításhoz" - mondta.
