حل غیرممکن‌ها با سفر در زمان

به نقل از اس‌ای، برای ما از لحاظ تجربی، گذر زمان تنها در یک جهت انجام می‌شود، اما برای فیزیکدانان کوانتومی نظری، جهت زمان چندان انعطاف ناپذیر نیست و مدل‌سازی، شبیه‌سازی و مشاهده جریان معکوس زمان به روش‌هایی که در دنیای واقعی غیرممکن به نظر می‌رسد، امکان‌پذیر است.

اکنون دانشمندان نشان داده‌اند که شبیه‌سازی‌های سفر در زمان به سوی گذشته می‌تواند به حل مسائل فیزیک کمک کند، کاری که با فیزیک معمولی قابل دستیابی نیست.

گروهی از فیزیکدانان به رهبری دیوید آرویدسون-شوکور از دانشگاه کمبریج، آزمایشی را انجام دادند که در آن حالت ورودی را می‌توان با شبیه‌سازی یک حلقه‌ی زمان رو به عقب تغییر داد که به آنها اجازه می‌دهد پارامترها را پس از تنظیم قبلی تغییر دهند.

البته این حلقه‌ها کاملاً فرضی هستند، اما می‌توان آنها را با استفاده از مدارهای تله‌پورت کوانتومی ایجاد شده با ذرات درهم‌تنیده به منظور حل ریاضی مسائل فیزیک، شبیه‌سازی کرد.

آرویدسون-شوکور توضیح می‌دهد: تصور کنید که می‌خواهید برای کسی هدیه‌ای بفرستید. باید آن را در روز اول ارسال کنید تا مطمئن شوید که روز سوم می‌رسد. در حالی که شما به فهرست آرزوهای آن شخص در روز دوم دست پیدا می‌کنید. بنابراین در این سناریو غیرممکن است که از قبل بدانید که آن شخص چه چیزی را واقعا به عنوان هدیه می‌خواهد و نمی‌توانید مطمئن شوید که هدیه مناسب را ارسال می‌کنید. حالا تصور کنید می‌توانید آنچه را که در روز اول ارسال می‌کنید با اطلاعاتی که از فهرست آرزوهای آن شخص در روز دوم دریافت کرده‌اید، تغییر دهید. شبیه‌سازیِ ما از دستکاری درهم‌تنیدگی کوانتومی استفاده می‌کند تا نشان دهد چگونه می‌توانید به شکل بازگشت به گذشته اقدامات قبلی خود را تغییر دهید تا مطمئن شوید که نتیجه نهایی همان چیزی است که می‌خواهید.

درهم تنیدگی کوانتومی حالتی است که در آن خواص دو ذره قبل از اندازه‌گیری به هم مرتبط می‌شوند و اندازه‌گیری خواص یک ذره بلافاصله حالت ذره مکمل دیگر را مشخص می‌کند، صرف نظر از اینکه چقدر از هم فاصله داشته باشند.

دانشمندان حتی توانسته‌اند بر خواص یک ذره تأثیر بگذارند و تغییرات همزمان را در ذره دیگر در فاصله‌ای قابل توجه مشاهده کنند که به آن تله‌پورت کوانتومی گفته می‌شود.

این گروه از فیزیکدانان در این مطالعه از ذرات درهم تنیده نه تنها برای انتقال اطلاعات از طریق فضای فیزیکی، بلکه در طول زمان نیز استفاده می‌کنند.

نیکول یونگر هالپرن، فیزیکدان موسسه ملی استاندارد و فناوری(NIST) و دانشگاه مریلند می‌گوید: در آزمایش ما دو ذره درهم‌تنیده می‌شوند، سپس اولین ذره برای استفاده در یک آزمایش فرستاده می‌شود با به دست آوردن اطلاعات جدید، ذره دوم دستکاری می‌شود تا به طور موثر حالت گذشته ذره اول و نتیجه‌ی آزمایش را تغییر دهد.

فیزیکدانان می‌گویند، چنین حلقه‌هایی وجود ندارند، بلکه نظریه کوانتومی امکان شبیه‌سازی این حلقه‌ها را فراهم می‌کند که در نتیجه، درهم‌تنیدگی می‌تواند از آنها بهره‌برداری کند.

محاسبات آنها نشان می‌دهد که یک حلقه‌ی زمانی تنها در ۲۵ درصد مواقع می‌تواند با موفقیت مورد چنین استفاده‌ای قرار گیرد، اما این بدان معنی است که در یک آزمایش واقعی قابل آزمایش است.

این آزمایش هنوز انجام نشده است، اما می‌توان آن را در مقیاس بزرگ با درهم‌تنیدگی تعداد زیادی فوتون - ذرات نور - و استفاده از شبیه‌سازی‌های سفر در زمان برای تغییر حالت‌های آنها پس از فرستادن آنها به سمت دوربین ویژه، با فیلتری که فقط برای شناسایی فوتون‌ها با اطلاعات به‌روز شده طراحی شده است، انجام داد.

تشخیص و شناسایی این فوتون‌ها به این معنی است که شبیه‌سازی کار کرده است.

آرویدسون-شوکور می‌گوید: این که ما برای انجام آزمایش خود نیاز به استفاده از فیلتر داریم، در واقع بسیار اطمینان‌بخش است. اگر شبیه‌سازی سفر در زمان ما هر بار کار کند، جهان بسیار عجیب خواهد بود. نسبیت و همه نظریه‌هایی که ما درک خود از جهان اطراف خود را بر اساس آنها ساخته‌ایم، دگرگون می‌شود.

وی افزود: ما از یک ماشین سفر در زمان صحبت نمی‌کنیم، بلکه یک فرو رفتن عمیق در مبانی مکانیک کوانتومی را پیشنهاد می‌کنیم. این شبیه‌سازی‌ها به شما اجازه نمی‌دهد که به گذشته برگردید و گذشته‌ی خود را تغییر دهید، اما به شما این اجازه را می‌دهد که با رفع مشکلات دیروز، فردایی بهتر از امروز بسازید.

این پژوهش در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.