Fyzikové tvrdí, že simulace cestování v čase mohou vyřešit nemožné problémy

Pro většinu z nás plyne čas jen jedním neúprosným směrem. Pro teoretické kvantové fyziky však směr času není tak neúprosný. Je možné teoreticky modelovat, simulovat a pozorovat zpětný tok času způsobem, který je v reálném světě nemožný.

A nyní vědci ukázali, že simulace cestování v čase zpět může pomoci řešit fyzikální problémy, které nelze vyřešit pomocí běžné fyziky.

Tým fyziků pod vedením fyzika Davida Arvidssona-Shukura z Cambridgeské univerzity provedl experiment, v němž lze vstupní stav měnit pomocí simulace zpětné časové smyčky, která umožňuje měnit parametry poté, co již byly nastaveny.

Tyto smyčky jsou samozřejmě čistě hypotetické, lze je však simulovat pomocí kvantových teleportačních obvodů vytvořených pomocí provázaných částic, aby bylo možné matematicky řešit problémy.

„Představte si, že chcete někomu poslat dárek: musíte ho poslat první den, abyste měli jistotu, že dorazí třetí den,“ vysvětluje Arvidsson-Shukur. „Seznam přání této osoby však obdržíte až druhý den. V tomto chronologii respektujícím scénáři je tedy nemožné, abyste předem věděli, co si bude dotyčný přát jako dárek, a abyste se ujistili, že pošlete ten správný.

„Nyní si představte, že můžete změnit to, co posíláte první den, pomocí informací ze seznamu přání obdržených druhý den. Naše simulace využívá manipulaci s kvantovým provázáním a ukazuje, jak byste mohli zpětně změnit své předchozí kroky, abyste zajistili, že konečný výsledek bude takový, jaký chcete.“

Kvantové provázání je stav, kdy se vlastnosti dvou částic propojí ještě před měřením. Měřením vlastností jedné částice se okamžitě zjistí komplementární stav druhé částice bez ohledu na to, jak daleko od sebe mohou být.

Vědcům se dokonce podařilo ovlivnit vlastnosti jedné částice a současně pozorovat změny druhé částice na velkou vzdálenost. To je kvantová teleportace. Práce týmu využívá propletené částice nejen k teleportaci informací napříč fyzickým prostorem, ale také zpětně v čase.

„V našem návrhu experimentátor entangluje dvě částice,“ říká fyzička Nicole Yunger Halpernová z Národního institutu pro standardy a technologie (NIST) a Marylandské univerzity.

„První částice je pak odeslána k použití v experimentu. Po získání nových informací experimentátor manipuluje s druhou částicí tak, aby účinně změnil minulý stav první částice a změnil výsledek experimentu.“

Povaha uzavřené časové smyčky také není taková, aby někomu umožnila cestovat zpět a paradoxně zabít svého dědečka, spoléhá se na podmínku v pravděpodobnosti zvanou postselekce, která omezuje opatření na základě nastavených událostí. Tým nepředkládá argument, že takové smyčky existují. Kvantová teorie podle nich umožňuje simulaci těchto smyček, které v důsledku toho může entanglement využívat.

Jejich výpočty ukazují, že časovou smyčku lze úspěšně využít pouze ve 25 % případů, což ale znamená, že je testovatelná v reálném experimentu.

Tento experiment se zatím nepodařilo provést, ale lze jej provést ve velkém měřítku tak, že se zaplete obrovské množství fotonů, kvant světla, a pomocí simulace cestování v čase se změní jejich stavy poté, co byly vyslány směrem ke speciální kameře s filtrem určeným pouze k detekci fotonů s aktualizovanou informací. Detekce těchto fotonů by znamenala, že simulace fungovala.

„To, že musíme použít filtr, aby náš experiment fungoval, je vlastně docela uklidňující. Svět by byl velmi podivný, kdyby naše simulace cestování v čase pokaždé fungovala. Relativita a všechny teorie, na kterých stavíme naše chápání vesmíru, by šly stranou,“ říká Arvidsson-Shukur.

„Nenavrhujeme stroj na cestování časem, ale spíše hluboký ponor do základů kvantové mechaniky. Tyto simulace vám neumožňují vrátit se zpět a změnit svou minulost, ale umožňují vám vytvořit lepší zítřek tím, že dnes vyřešíte včerejší problémy.“

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: journals.aps.org, phys.org