Vjerojatno ste čuli za Schrödingerovu mačku, nesrećnu mačku u kutiji koja je istodobno živa i mrtva dok kutija ne bude otvorena kako bi otkrila njeno stvarno stanje. Pa, sada zamotajte oko Schrödingerovog vremena, situacije u kojoj jedan događaj može istovremeno biti uzrok i posljedica drugog događaja.
Takav scenarij može biti neizbježan u bilo kojoj teoriji kvantne gravitacije, još uvijek mutnom području fizike koja nastoji spojiti teoriju opće relativnosti Alberta Einsteina s djelovanjem kvantne mehanike. U novom radu znanstvenici stvaraju zbrkavanje njih dvoje zamišljajući zvjezdane brodove u blizini ogromne planete čija masa usporava vrijeme. Zaključuju da bi se zvjezdani brodovi mogli naći u stanju u kojem je uzročnost obrnuta.
"Može se osmisliti ovakav scenarij u kojem su vremenski poredak ili uzrok i posljedica superpozicija da se preokrenu ili da se ne ponište", rekao je koautor studije Igor Pikovski, fizičar iz Centra za kvantnu znanost i inženjering na Stevens Institute of Technology u New Jersey. "To je nešto što očekujemo da se dogodi kada imamo potpunu teoriju kvantne gravitacije."
Kvantno vrijeme
Poznati Schrödingerov eksperiment s mačkama traži od gledatelja da zamisli okvir u kojem se nalazi mačka i radioaktivna čestica koja će, jednom kada propadne, ubiti nesretnu mačku. Po principu kvantne superpozicije mačji opstanak ili smrt podjednako su vjerojatni dok se ne izmjere - tako da dok se kutija ne otvori, mačka je istovremeno živa i mrtva. U kvantnoj mehanici superpozicija znači da čestica može postojati u više stanja istovremeno, baš kao i Schrödingerova mačka.
Novi misaoni eksperiment, objavljen 21. kolovoza u časopisu Nature Communications, kombinira princip kvantne superpozicije s Einsteinovom teorijom opće relativnosti. Opća relativnost kaže da masa divovskog predmeta može usporiti vrijeme. To je dobro utvrđeno kao istinito i mjerljivo, rekao je Pikovski; astronaut koji kruži na Zemlji doživjet će vrijeme samo mrvicu brže nego njegov blizanac na planeti. (To bi također značilo da je pad u crnu rupu vrlo postepeno iskustvo.)
Dakle, ako se futuristička svemirska letjelica nalazi u blizini ogromnog planeta, njezina posada vrijeme bi doživjela malo sporije nego što bi to imali ljudi u nekom drugom svemirskom brodu, smještenim dalje. Sada dodajte malo kvantne mehanike i možete zamisliti situaciju u kojoj je taj planet superpozicioniran istovremeno u blizini i daleko od dviju svemirskih letjelica.
Vrijeme postaje čudno
U ovom superpozicioniranom scenariju dva broda koji su iskusili vrijeme u različitim vremenskim rokovima, uzrok i posljedica mogli bi postati neugodni. Na primjer, recimo da se od brodova traži da izvrše misiju obuke u kojoj pucaju jedan na drugog i izvrću svoje požare, znajući dobro vrijeme kada će rakete lansirati i presretati njihove položaje. Ako u blizini nema masivnog planeta koji bi se miješao u tok, ovo je jednostavna vježba. S druge strane, ako je taj ogromni planet prisutan, a kapetan broda ne uzme u obzir usporavanje vremena, posada bi mogla prekasno izmićivati i biti uništena.
S planetom u superpoziciji, istovremeno u blizini i daleko, bilo bi nemoguće znati hoće li se brodovi prekasno izmicati i uništavati jedni druge ili će se pomaknuti u stranu i preživjeti. Uz to, uzrok i posljedica bi mogli biti obrnuti, rekao je Pikovski. Zamislite dva događaja, A i B, koji su uzročno povezani.
"A i B mogu utjecati jedni na druge, ali u jednom slučaju A je prije B, dok je u drugom slučaju B prije A" u stanju superpozicije, rekao je Pikovski. To znači da su i A i B istovremeno i uzrok i posljedica jedni drugih. Srećom za vjerojatno zbunjene posade ovih imaginarnih svemirskih letjelica, rekao je Pikovski, oni bi imali matematički način da međusobno analiziraju prijenose kako bi potvrdili da su u superpozicioniranom stanju.
Očito se u stvarnom životu planete ne kreću oko galaksije voljno-nesvjesno. Ali misaoni eksperiment mogao bi imati praktične posljedice za kvantno računanje, čak i bez izrade čitave teorije kvantne gravitacije, rekao je Pikovski. Korištenjem superpozicija u proračunima, sustav kvantnog računanja mogao bi istovremeno ocijeniti proces kao uzrok i posljedicu.
"Kvantna računala to mogu koristiti za učinkovitije računanje", rekao je.
