Olet todennäköisesti kuullut Schrödingerin kissasta, onnettomasta kissasta kotelossa, joka on samanaikaisesti elossa ja kuollut, kunnes laatikko avataan paljastamaan sen todellinen tila. Kierrä nyt mielesi Schrödingerin aikaan, tilanteeseen, jossa yksi tapahtuma voi olla samanaikaisesti toisen tapahtuman syy ja seuraus.
Tällainen skenaario voi olla väistämätön missä tahansa kvanttigravitaation teoriassa, joka on edelleen hämärä fysiikan alue, joka pyrkii yhdistämään Albert Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian teorian kvanttimekaniikan toimintaan. Uudessa lehdessä tutkijat luovat kokonaisnäkymän kahdesta kuvittelemalla tähtialuksia valtavan planeetan lähellä, jonka massa hidastaa aikaa. He päättelevät, että tähtilaivat voisivat joutua tilaan, jossa syy-yhteys on päinvastainen: Yksi tapahtuma voi lopulta aiheuttaa toisen tapahtuman, joka tapahtui ennen sitä.
"Tällaisen skenaarion voidaan suunnitella, jos ajallinen järjestys tai syy ja seuraus ovat superpositiossa päinvastaisen tai ei peruutetun", kertoi tutkimuksen avustaja Igor Pikovski, fyysikko Stevens Institute of Technologyn kvanttitieteen ja tekniikan keskuksessa Stevensissä. New Jersey. "Tämän odotetaan tapahtuvan heti, kun meillä on täysi kvanttipainoisuuden teoria."
Kvanttiaika
Kuuluisassa Schrödingerin kissan ajatuskokeessa pyydetään katsojaa kuvittelemaan kissa, jossa on kissa ja radioaktiivinen hiukkas, joka rappeutuneena tappaa valitetun kissan. Kvanttisen superpositioperiaatteen mukaan kissan eloonjääminen tai kuolema on yhtä todennäköistä, kunnes se mitataan - joten kotelo on samanaikaisesti elossa ja kuollut, kunnes laatikko avataan. Kvanttimekaniikassa superpositio tarkoittaa, että hiukkanen voi esiintyä useissa tiloissa samanaikaisesti, aivan kuten Schrödingerin kissa.
Uusi ajatuskokeilu, joka julkaistiin 21. elokuuta Nature Communications -lehdessä, yhdistää kvanttisen superpositioperiaatteen Einsteinin yleiseen suhteellisuusteoriaan. Yleinen suhteellisuustekijä sanoo, että jättiläisen esineen massa voi hidastaa aikaa. Tämä on vakiintunut totta ja mitattavissa, Pikovski sanoi; Maapallon kiertävä astronautti kokee ajan vain höyryn nopeammin kuin hänen kaksoset takaisin planeetalle. (Siksi myös mustan aukon kaatuminen olisi erittäin asteittainen kokemus.)
Siten, jos futuristinen avaruusalus olisi lähellä massiivista planeettaa, sen miehistö koettaisi aikaa vähän hitaammin kuin kauempana sijaitsevien muiden avaruusalusten ihmiset. Heitä nyt pieni kvantimekaniikka ja voit kuvitella tilanteen, jossa tuo planeetta asetetaan samanaikaisesti kahden avaruusaluksen lähelle ja kaukana.
Aika muuttuu outoksi
Tässä superpositioidussa skenaariossa, jossa kaksi alusta kokevat aikaa eri aikajanailla, syy ja seuraus saattavat tulla hankaliksi. Oletetaan esimerkiksi, että aluksia pyydetään suorittamaan harjoitteluoperaatio, jossa ne ampuvat toisiaan kohti ja väistävät toistensa tulipaloa tietäen hyvin ajan, jolloin ohjukset laukaisevat ja sieppaavat heidän asemansa. Jos lähellä ei ole massiivista planeettaa, joka sekoittaa ajan virtausta, tämä on yksinkertainen harjoitus. Toisaalta, jos kyseinen massiivinen planeetta olisi läsnä ja laivan kapteeni ei ottanut ajan hidastumista huomioon, miehistö saattaa väistää liian myöhään ja hävittää.
Maapallon ollessa superpositiossa, samanaikaisesti lähellä ja kaukana, olisi mahdotonta tietää, kulkevatko alukset liian myöhään ja tuhoavatko toiset vai liikkuvatko ne syrjään ja selviävätkö ne. Lisäksi syy ja seuraus voidaan kumota, Pikovski sanoi. Kuvittele kaksi tapahtumaa, A ja B, jotka liittyvät syy-yhteyteen.
"A ja B voivat vaikuttaa toisiinsa, mutta yhdessä tapauksessa A on ennen B, kun taas toisessa tapauksessa B on ennen A" superpositiotilassa, Pikovski sanoi. Tämä tarkoittaa, että sekä A että B ovat samanaikaisesti syy ja seuraus toisistaan. Onneksi näiden kuvitteellisten avaruusalusten todennäköisesti hämmentyneistä miehistöistä, Pikovski sanoi, heillä olisi matemaattinen tapa analysoida toistensa lähetyksiä varmistaakseen, että he olivat superpositioituneessa tilassa.
On selvää, että tosielämässä planeetat eivät liikku galaksin ympäri haluamatta. Mutta ajattelukokeella voi olla käytännöllisiä vaikutuksia kvantitietoon, jopa ilman, että laadittaisiin koko kvanttipainoisuuden teoria, Pikovski sanoi. Käyttämällä superpositioita laskennassa, kvanttilaskentajärjestelmä voisi samanaikaisesti arvioida prosessia syynä ja seurauksena.
"Kvantitietokoneet voivat pystyä käyttämään tätä tehokkaampaan laskentaan", hän sanoi.
