Probabil ai auzit de pisica lui Schrödinger, felina nefericită dintr-o cutie care este în același timp vie și moartă până când cutia este deschisă pentru a dezvălui starea ei reală. Ei bine, acum înconjoară-ți mintea în jurul timpului lui Schrödinger, situație în care un eveniment poate fi simultan cauza și efectul unui alt eveniment.
Un astfel de scenariu poate fi inevitabil în orice teorie a gravitației cuantice, o zonă nemișcată a fizicii care încearcă să combine teoria relativității generale a lui Albert Einstein cu funcționarea mecanicii cuantice. Într-o nouă lucrare, oamenii de știință creează o abordare a celor doi imaginându-și navele de stea lângă o planetă enormă a cărei masă încetinește timpul. Ei ajung la concluzia că navele de stele s-ar putea găsi într-o stare în care cauzalitatea este inversată: Un eveniment ar putea ajunge să provoace un alt eveniment care s-a întâmplat înainte.
"Se poate concepe acest tip de scenariu în care ordinea temporală sau cauza și efectul sunt în supunerea inversării sau nu inversării", a declarat co-autorul studiului Igor Pikovski, fizician la Centrul pentru Știința Cuantică și Inginerie din Stevens Institute of Technology din New Jersey. „Este ceva ce ne așteptăm să aibă loc odată ce avem o teorie completă a gravitației cuantice”.
Timpul cuantic
Celebrul experiment de gândire al pisicii lui Schrödinger îi cere unui telespectator să-și imagineze o cutie care ține o pisică și o particulă radioactivă, care, odată decăzută, va ucide felina nefericită. Prin principiul suprapunerii cuantice, supraviețuirea sau moartea pisicii este la fel de probabilă până la măsurare - astfel încât până la deschiderea cutiei, pisica este în același timp vie și moartă. În mecanica cuantică, suprapunerea înseamnă că o particulă poate exista în mai multe stări în același timp, la fel ca pisica lui Schrödinger.
Noul experiment de gândire, publicat pe 21 august în revista Nature Communications, combină principiul suprapunerii cuantice cu teoria relativității generale a lui Einstein. Relativitatea generală spune că masa unui obiect uriaș poate încetini timpul. Acest lucru este bine stabilit ca adevărat și măsurabil, a spus Pikovski; un astronaut care orbitează Pământul va experimenta timpul doar cu un smidge mai rapid decât gemenii săi înapoi pe planetă. (Acesta este și motivul pentru care căderea într-o gaură neagră ar fi o experiență foarte graduală.)
Astfel, dacă o navă spațială futuristă s-ar afla în apropierea unei planete masive, echipajul său ar experimenta timpul la fel de puțin mai încet decât oamenii din o navă spațială staționată mai departe. Acum, aruncă o mică mecanică cuantică și îți poți imagina o situație în care acea planetă este suprapusă simultan aproape și departe de cele două nave spațiale.
Timpul devine ciudat
În acest scenariu suprapus de două nave care experimentează timp cu termene diferite, cauza și efectul ar putea deveni neplăcut. De exemplu, să spunem că navele sunt rugate să conducă o misiune de instruire în care să tragă una de cealaltă și să se împiedice reciproc de foc, știind bine timpul în care rachetele vor lansa și își vor intercepta pozițiile. Dacă nu există o planetă masivă în apropiere, încurcarea cu timpul, acesta este un exercițiu simplu. Pe de altă parte, dacă această planetă masivă ar fi prezentă și căpitanul navei nu ar ține cont de încetinirea timpului, echipajul s-ar putea sustrage prea târziu și va fi distrus.
Cu planeta în suprapunere, simultan aproape și departe, ar fi imposibil de știut dacă navele s-ar scăpa prea târziu și s-ar distruge reciproc sau dacă s-ar muta deoparte și ar supraviețui. Mai mult, cauza și efectul ar putea fi inversate, a spus Pikovski. Imaginează-ți două evenimente, A și B, care sunt legate cauzal.
„A și B se pot influența reciproc, dar într-un caz A este înaintea lui B, în timp ce în celălalt caz B se află înaintea lui A” într-o stare de superpoziție, a spus Pikovski. Aceasta înseamnă că atât A cât și B sunt simultan cauza și efectul reciproc. Din fericire, pentru echipajele probabil confuze ale acestor nave spațiale imaginare, a spus Pikovski, acestea ar avea o modalitate matematică de a analiza transmisiile reciproc pentru a confirma că se află într-o stare superpoziționată.
Evident, în viața reală, planetele nu se mișcă în jurul galaxiei voincioase. Dar experimentul gândirii ar putea avea implicații practice pentru calculul cuantic, chiar și fără a elabora o întreagă teorie a gravitației cuantice, a spus Pikovski. Prin utilizarea superpozițiilor în calcule, un sistem de calcul cuantic ar putea evalua simultan un proces ca cauză și ca efect.
"Calculatoarele cuantice pot fi capabile să folosească acest lucru pentru calcule mai eficiente", a spus el.
