Cu toții ne putem gândi la o sumedenie de lucruri pe care am vrea să le transmitem înaintașilor noștri pentru a evita greșeli stupide, dar oare ne-ar asculta? Un nou studiu realizat de cercetători de la MIT și Universitatea Cornell demonstrează teoretic cum inseparabilitatea cuantică, în preajma găurilor negre, ar putea permite transmiterea de mesaje în trecut. Fenomenul, numit comunicare retrocauzală, validează științific concepte explorate până acum doar în filme precum Interstellar.
Deși teleportarea umană rămâne imposibilă din cauza forțelor gravitaționale letale, transmiterea de informație pură prin curbe temporale închise ar putea schimba fundamental modul în care înțelegem legile Universului.
Studiul face trimitere directă la faimosul scenariu din filmul Interstellar, unde personajul interpretat de Matthew McConaughey reușește să comunice cu fiica sa dincolo de barierele timpului pentru a salva umanitatea.
Dorința de a da timpul înapoi pentru a repara o greșeală catastrofală sau pentru a preveni o tragedie este o fantezie aproape universală. Dacă teleportarea corpului nostru nu este o opțiune, cea mai bună alternativă ar fi să trimitem măcar un mesaj de avertizare pentru versiunile noastre din trecut sau pentru alții. Această idee este motorul central din Interstellar, iar fizicienii sunt cel puțin la fel de dornici ca noi să afle dacă ar putea funcționa cu adevărat. Doar că ei preferă să o numească „comunicare retrocauzală” – probabil pentru că dă mult mai bine în cererile de finanțare.
Cum curbează găurile negre timpul: fizica comunicării retrocauzale
Teoria relativității generale a lui Einstein ne-a demonstrat că gravitația afectează timpul. În circumstanțe extreme, cum ar fi în vecinătatea imediată a unei găuri negre, această distorsiune poate produce așa-numitele curbe temporale închise (CTC – closed timelike curves). Teoretic, aceste CTC-uri permit sistemelor care „încalcă cronologia” să călătorească înapoi în timp, interacționând astfel cu o versiune anterioară a lor.
Dacă acest concept ar putea funcționa și în practică rămâne o problemă profund nerezolvată. Până și cei care nu au o diplomă în fizică pot sesiza imediat potențialul uriaș pentru apariția „paradoxurilor bunicului” – situația în care modificarea trecutului anulează exact viitorul în care a avut loc călătoria în timp (numele vine de la pericolul absurd ca un călător în timp să-și omoare bunicul și, prin urmare, să își șteargă propria existență). Pentru fizicieni, însă, paradoxurile bunicului sunt doar vârful aisbergului, ei confruntându-se și cu implicațiile complexe pe care mecanica cuantică le are asupra CTC-urilor.
Inseparabilitatea cuantică: o soluție la o problemă devastatoare
Dacă deja vă doare capul de la atâta fizică teoretică, există o soluție. Dacă ai încerca să te apropii cu nava de o gaură neagră pentru a călători în timp, forțele mareice te-ar întinde instantaneu într-o fâșie lungă de materie – un fenomen pe care astrofizicienii îl numesc, cu mult umor negru, «spaghetificare». Carnea, oasele și navele de titan nu au nicio șansă acolo. Dar informația pură, stocată la nivel cuantic? Ea s-ar putea strecura neatinsă prin acest iad gravitațional. Acest lucru face complet improbabilă ideea ca o ființă vie să poată supraviețui unei călătorii în timp. Totuși, informația pură ar putea ajunge în locuri unde oamenii pur și simplu nu pot.
Aici intervin Dr. Kaiyuan Ji de la Universitatea Cornell și profesorii Mark Wilde și Seth Lloyd de la MIT, care au explorat limitele eficienței comunicării impuse de „zgomot” în interiorul CTC-urilor.
Trio-ul de cercetători definește călătoria în timp ca fiind „fără zgomot” atunci când „versiunile din trecut și viitor ale sistemului sunt identice”. Zgomotul reprezintă atât obstacolul clasic pe care aleatoritatea îl ridică în calea transmiterii oricărui mesaj, cât și perturbările aduse trecutului de această comunicare inversată temporal.
Crucial pentru întregul proces este Inseparabilitatea cuantică (quantum entanglement) este fenomenul în care două particule rămân conectate intim, indiferent de distanța cosmică dintre ele, astfel încât modificarea uneia o afectează instantaneu pe cealaltă.. Acest fenomen bizar permite ca modificările aduse stării unei particule aflate în inseparabilitate să o schimbe instantaneu pe cealaltă, indiferent de distanța care le separă în spațiu sau – în cazul de față – în timp.
În capodopera Interstellar, tatăl era prezent fizic în momentul în care fiica sa a decodat mesajul în viitor, motiv pentru care el știe exact cum să-l trimită în trecut pentru o eficiență maximă a comunicării. Autorii noului studiu susțin că acest detaliu oferă un mecanism viabil prin care zgomotul de fundal din comunicare poate fi depășit, permițând unui semnal clar să își croiască drumul.
O buclă cauzală perfect justificată
„Evident, acest lucru permite ca rezultatul decodării fiicei să influențeze codarea tatălui, care la rândul său influențează decodarea fiicei prin intermediul P-CTC zgomotos, formând astfel o buclă cauzală”, explică autorii. (În acest context, P-CTC reprezintă un CTC post-selectat, adică un scenariu în care un eveniment situat ulterior în timp determină direct ce s-a întâmplat mai devreme).
„Cu toate acestea, pentru a sublinia din nou, având în vedere existența P-CTC-ului zgomotos, formarea acestei bucle este justificată fizic. Tatăl și fiica acționează într-o manieră care respectă perfect cronologia, inclusiv recuperarea și consultarea de către tată a memoriei sale privind evenimentele trecute; singurul element care încalcă cronologia aici este P-CTC-ul zgomotos, care modelează un mecanism dat dincolo de controlul lor.”, mai scriu cercetătorii.
Acest scenariu seamănă mai puțin cu un Paradoxul bunicului reprezintă o contradicție ipotetică a călătoriei în timp în care un călător se întoarce în trecut și își ucide bunicul înainte ca acesta să aibă copii. Acest act îi anulează călătorului propria naștere, ceea ce înseamnă că el nu ar fi existat niciodată pentru a pleca în trecut, creând un ciclu logic imposibil. și mai mult cu o călătorie înapoi în timp pentru a-ți salva bunicul, asigurându-ți astfel propria existență. Sigur, ne confruntăm aici cu un alt tip de problemă logică: cum a luat naștere o astfel de buclă în primul rând, din moment ce, fără mesajul trimis din viitor, condițiile necesare pentru a-l trimite nu s-ar fi putut crea? Totuși, la nivel fizic, acest scenariu este considerabil mai puțin deranjant decât versiunea tradițională fatală a paradoxului.
Așa cum subliniază autorii: „În prezența unei bucle cauzale, noțiunea de trecut și viitor devine evazivă și poate fi tratată în mod flexibil.” Mai mult, după ce au aprofundat matematica acestei situații complexe, cercetătorii iau acum în considerare implicațiile acestor teorii pentru evaporarea găurilor negre prin radiația Hawking.
De la absurd la realitate
Aceste concepte sunt atât de îndepărtate de experiența noastră cotidiană încât pot părea de-a dreptul absurde. Cu toate acestea, trebuie să ne amintim că aspecte la fel de bizare ale fizicii, precum inseparabilitatea cuantică în sine, au fost confirmate experimental în repetate rânduri. De fapt, o explicație minoritară pentru modul în care inseparabilitatea pare să sfideze legile fizicii (transmițând informații aparent mai rapid decât lumina) sugerează exact acest lucru: particulele inseparabile cuantic trimit mesaje înapoi în timp către partenerii lor. Dacă această ipoteză se dovedește corectă, poate că acea comunicare retrocauzală nu este, până la urmă, o idee chiar atât de nebunească.
Totuși, Seth Lloyd a declarat pentru publicația New Scientist că aplicațiile practice ale acestei cercetări s-ar putea să nu se materializeze sub forma unor telefoane către trecut, ci mai degrabă în comunicații mult mai clare direcționate către viitor.
„Nimeni nu a construit o curbă fizică reală, de tip timp închis, și există motive să credem că este foarte greu să se realizeze una. Dar toate canalele sunt zgomotoase”, a precizat Loyd.
Până când comunicarea retrocauzală va deveni o realitate aplicabilă, acest studiu ne oferă un instrument teoretic fascinant pentru a decoda misterele găurilor negre, demonstrând încă o dată că știința din spatele filmului Interstellar este mult mai complexă decât o simplă ficțiune.
Studiul revoluționar a fost acceptat pentru publicare în prestigioasa revistă Physical Review Letters, iar o versiune preliminară (preprint) este deja disponibilă pentru public prin intermediul platformei arXiv.
(FAQ) Întrebări frecvente despre fizica din Interstellar și mesajele cuantice
Cum pot găurile negre să curbeze timpul?
Ce este inseparabilitatea cuantică (entanglement)?
Dacă trimitem un mesaj în trecut, nu declanșăm „paradoxul bunicului”?
Vom putea călători fizic în timp, ca astronauții din filmele SF?
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Cercetătorii au descoperit sute de „aminoacizi extratereștri” care nu au mai fost observați până acum pe Pământ
O nouă metodă transformă combustibilul preferat al cancerului într-o slăbiciune mortală pentru acesta
O cauză ascunsă a îmbătrânirii s-ar putea răspândi din adâncul oaselor
Unicul participant la propriul studiu, un profesor a ajuns la o vârstă biologică cu peste 15 ani sub cea reală
