Tikriausiai esate girdėję apie Schrödingerio katę, nelaimingą katiną dėžėje, kuri tuo pat metu yra gyva ir negyva, kol dėžutė atidaroma, kad būtų atskleista tikroji jos būklė. Na, dabar apmąstykite Schrödingerio laiką - situaciją, kai vienas įvykis kartu gali būti kito įvykio priežastis ir padarinys.
Toks scenarijus gali būti neišvengiamas bet kurioje kvantinės gravitacijos teorijoje, vis dar niūrioje fizikos srityje, kurioje siekiama sujungti Alberto Einšteino bendrosios reliatyvumo teoriją su kvantinės mechanikos darbais. Naujame dokumente mokslininkai sukuria dviejų dalių derinį, įsivaizduodami žvaigždėlaivius prie didžiulės planetos, kurios masė lėtina laiką. Jie daro išvadą, kad žvaigždžių laivai gali atsidurti tokioje būsenoje, kurioje priežastinis ryšys yra priešingas: Vienas įvykis gali baigtis kitu įvykiu, kuris įvyko prieš jį.
„Tokį scenarijų galima sugalvoti, kai laikinė tvarka ar priežastis bei padariniai yra priešingi ar nekeičiami“, - sakė tyrimo bendraautorius Igoris Pikovski, fizikas iš Steveno technologijos instituto Kvantinio mokslo ir inžinerijos centro. Naujasis Džersis. "Tai yra kažkas, ko mes tikimės, kad tai turėtų įvykti, kai turėsime išsamią kvantinės gravitacijos teoriją".
Kvantinis laikas
Garsaus Schrödingerio katės minčių eksperimento metu žiūrovas paprašo įsivaizduoti dėžę, kurioje laikoma katė, ir radioaktyviąją dalelę, kuri, nurimusi, užmuš nelaimingą katiną. Kiekybinio superpozicijos principu katės išgyvenimas ar mirtis yra tokia pati tikėtina tol, kol neišmatuojama - taigi, kol dėžutė neatidaroma, katė tuo pat metu yra gyva ir negyva. Kvantinėje mechanikoje superpozicija reiškia, kad dalelė gali egzistuoti keliose būsenose tuo pačiu metu, kaip ir Schrödingerio katė.
Naujasis minčių eksperimentas, paskelbtas rugpjūčio 21 d. Žurnale „Nature Communications“, sujungia kvantinės superpozicijos principą su Einšteino bendrosios reliatyvumo teorija. Bendrasis reliatyvumas sako, kad milžiniško objekto masė gali sulėtinti laiką. Pikovski teigė, kad tai yra teisinga ir išmatuojama; astronautas, skriejantis aplink Žemę, patirs laiką tik greičiau nei jo dvyniai atgal planetoje. (Štai kodėl kritimas į juodąją skylę būtų labai laipsniškas patyrimas.)
Taigi, jei futuristinis erdvėlaivis būtų šalia masyvios planetos, jo įgula laiką patirtų kiek lėčiau, nei žmonės, esantys tolimesniame erdvėlaivyje, esančiame atokiau. Dabar įmeskite truputį kvantinės mechanikos ir galite įsivaizduoti situaciją, kai ta planeta yra išdėstoma vienu metu šalia dviejų erdvėlaivių ir toli nuo jų.
Laikas pasidaro keistas
Šiame scenarijuje, kai du laivai patiria laiką skirtingais laiko tarpais, priežastis ir padariniai gali tapti netikėti. Pavyzdžiui, tarkime, kad laivų prašoma vykdyti mokomąją misiją, kurios metu jie šauna vienas į kitą ir vengia vienas kito ugnies, gerai žinodami, kada raketos paleis ir perims jų pozicijas. Jei netoliese nėra jokios masyvios planetos, kuri jaustųsi su laiko tėkme, tai yra paprastas pratimas. Kita vertus, jei būtų masyvi planeta ir laivo kapitonas neatsižvelgtų į lėtėjantį laiką, įgula gali per vėlai vengti ir būti sunaikinta.
Kai planeta yra vienoje vietoje, tuo pačiu metu arti ir toli, būtų neįmanoma žinoti, ar laivai per vėlai vengs ir sunaikins vienas kitą, ar jie pasislinks ir išgyvens. Be to, priežastis ir pasekmės gali būti panaikintos, sakė Pikovski. Įsivaizduokite du įvykius, A ir B, kurie yra priežastiniu ryšiu.
„A ir B gali paveikti vienas kitą, bet vienu atveju A yra prieš B, o kitu atveju B yra prieš A“ superpozicijos būsenoje, sakė Pikovski. Tai reiškia, kad ir A, ir B yra viena kitos priežastys ir padariniai. Laimei, kad greičiausiai suklaidinti šių įsivaizduojamų erdvėlaivių įgulos, sakė Pikovski, jie turės matematinį būdą išanalizuoti vienas kito perduodamus perdavimus ir patvirtinti, kad jie yra superpozicinėje būsenoje.
Akivaizdu, kad realiame gyvenime planetos nejuda be galaktikos. Tačiau minėtas eksperimentas galėtų turėti praktinį poveikį kvantiniam skaičiavimui, net neišnagrinėjęs visos kvantinės gravitacijos teorijos, sakė Pikovski. Naudodama superpozicijas skaičiavimuose, kvantinių skaičiavimų sistema galėtų vienu metu įvertinti procesą kaip priežastį ir kaip pasekmę.
„Kvantiniai kompiuteriai gali naudoti tai efektyvesniam skaičiavimui“, - sakė jis.
