С помощта на фотони учени успяха да създадат модел, според който квантови частици могат да се движат назад във времето.
Физици от университета на Куинсланд в Австралия си поставили за цел да моделират компютърен експеримент, който да докаже възможността за пътешествия във времето на квантово ниво, предсказани още през 1991 година.
Те успели да моделират поведението на отделен фотон, който преминава през червеева дупка в пространство-времето в миналото и влиза във взаимодействие със самия себе си. Такава траектория на частицата се нарича затворена времеподобна крива – фотонът се връща в изходната точка от пространство-времето, тоест неговата световна линия остава затворена.
Изследователите разгледали два сценария. В първия от тях частицата преминава през „дупката“, връща се в своето минало и взаимодейства със самата себе си. Във втория сценарий фотонът, завинаги заключен в затворената крива, взаимодейства с друга, обикновена частица.
Според учените работата им внася сериозен принос в обединяването на двете велики физични теории, които досега имаха малко общо помежду си – общата теория на относителността на Айнщайн и квантовата механика.
„Въпросът за пътешествия във времето се крие някъде на границата на две съвременни, но несъвместими една с друга физични теории – общата теория на относителността на Айнщайн и квантовата механика – разказва водещият автор на изследването Мартин Рингбауер. – Теорията на Айнщайн описва заобикалящия ни свят в много голям мащаб, в мащаба на звездите, галактиките и други космически обекти. За разлика от това квантовата механика описва света на ниво атоми, молекули и още по-малко ниво.“
Теорията на Айнщайн допуска възможността за пътешествие на обект назад във времето, който попада в затворена времеподобна крива. Такава възможност озадачавала учени и философи от 1949 г., когато била открита от австрийския математик и философ Курт Гьодел. Тази теория допуска възможността за възникване на т.нар. времеви парадокси, когато пътешественикът във времето нарушава нещо в миналото, което става препятствие за собствената му поява на бял свят.
Тим Ралф, професор по физика от университета на Куинсланд, смята за вярно твърдението, издигнато през 1991 година, според което пътешествието във времето, проведено на ниво квантов свят, позволява да се избегнат времеви парадокси.
„Свойствата на квантовите частици са неясни и призрачни. Това им дава достатъчно пространство за маневри, позволяващи да се избегне възникването на непоследователни ситуации при пътешествия във времето“, отбелязва проф. Ралф.
В компютърния експеримент австралийските учени за първи път изучили поведението на квантовите частици в подобен сценарий. Били установени и нови интересни ефекти, чиято поява е невъзможна в стандартната квантова механика.
Например оказало се, че е възможно точно да се установят различните състояния на квантовата система, което е изключено в рамките на квантовата теория.
„Днес не съществуват никакви доказателства, че поведението на природата не съответства на законите и принципите на квантовата механика – продължава проф. Ралф. – Но в някои области на пространството, например недалеч от черни дупки, където действат огромни сили, ефекти и енергии, подчиняващи се на законите на общата теория на относителността, може да настъпи смесване на двете несъвместими физични теории.
Напълно е вероятно в такива области да се образува някаква трета физика на пространството и времето, чиито екзотични свойства могат да допускат неща, които е много трудно да си представим.
Засега нашите изследвания са насочени към търсене в различни места и на различни нива на проявление на такова поведение на околния свят, което не се вписва в рамките на двете съществуващи теории. И ако успеем да открием нещо в тази насока, то хората ще могат да получат на разположение редица интригуващи възможности, основани на нарушението на принципа на неопределеност на Хайзенберг.
Това може да позволи да се пробиват квантовите криптографски системи, без да се нарушава клонирането на квантовото състояние на различните частици, и да се създадат абсолютно нови принципи на работа на технологиите на квантовите изчисления“.
Изследването на учените е публикувано в сп. Nature Communications.
