Группа американских физиков-теоретиков представила исследование, которое может существенно повлиять на наше понимание природы времени, информации и устройства Вселенной. Ученые показали, что в рамках современных квантовых теорий существует теоретическая возможность передачи информации из будущего в прошлое.
Результаты работы опубликованы в авторитетном журнале Physical Review Letters.Хотя речь пока идет исключительно о математических моделях и теоретических конструкциях, сама идея выглядит почти фантастической. Более того, она затрагивает одну из самых сложных проблем современной физики — загадку испарения черных дыр и судьбы информации, оказавшейся за горизонтом событий. Что именно открыли исследователи Авторы работы под руководством доцента Корнеллского университета Марка Уайлда изучали так называемые замкнутые времениподобные кривые. Этот термин обозначает гипотетические участки пространства-времени, движение по которым позволяет объекту вернуться не только в исходную точку пространства, но и в собственное прошлое.
Подобные решения действительно существуют в уравнениях общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Они возникают в ряде экзотических моделей Вселенной и на протяжении десятилетий остаются предметом ожесточенных научных дискуссий.
Главная проблема таких временных петель заключается в возникновении знаменитых временных парадоксов. Например, если путешественник отправится в прошлое и изменит событие, которое стало причиной его путешествия, то возникает логическое противоречие.
Именно поэтому многие ученые считают, что природа должна каким-то образом запрещать существование подобных структур. Однако существует и альтернативная точка зрения: квантовая механика может позволить существование временных петель без возникновения неразрешимых противоречий.
Новое исследование стало важным шагом в изучении этой возможности. Квантовая связь через время Физики рассмотрели ситуацию, в которой информация передается через квантовые каналы, связанные с замкнутыми времениподобными кривыми.
Оказалось, что даже при наличии значительных помех и искажений сообщение все равно может быть доставлено в прошлое. Для этого используются методы, напоминающие современные технологии квантовой телепортации, которые уже сегодня успешно демонстрируются в лабораториях по всему миру.
Важно понимать: речь идет не о телепортации человека или предмета. Квантовая телепортация позволяет переносить квантовое состояние частицы от одного объекта к другому без физического перемещения самой частицы.
В своей работе исследователи показали, что аналогичные принципы могут использоваться для передачи информации через временную петлю. Ключевую роль в этом процессе играет квантовая память — специальные системы, способные длительное время сохранять квантовые состояния без их разрушения.
По расчетам авторов, при наличии достаточно совершенных квантовых накопителей информации подобный обмен сообщениями между будущим и прошлым оказывается математически возможным. От «Интерстеллара» к научной теории Чтобы объяснить свою идею широкой аудитории, ученые привели пример из знаменитого фильма «Интерстеллар».
В финале картины главный герой Купер оказывается внутри загадочной многомерной структуры и получает возможность передавать сигналы своей дочери в прошлое. Он использует для этого гравитационные возмущения, которые проявляются как движения книг на полках и узоры пыли на полу комнаты.
Разумеется, сценарий фильма остается художественным вымыслом. Однако исследователи подчеркивают, что сама концепция передачи информации в прошлое уже не выглядит абсолютно невозможной с точки зрения фундаментальной физики.
Их математическая модель показывает, что информация действительно может преодолевать временной барьер, если существуют соответствующие квантовые каналы связи. Почему открытие важно для изучения черных дыр На первый взгляд может показаться, что исследование касается исключительно путешествий во времени. Однако его значение гораздо шире.
Одна из главных загадок современной физики связана с так называемым информационным парадоксом черных дыр.
Согласно классическим представлениям, все, что пересекает горизонт событий черной дыры, оказывается навсегда скрытым от внешнего мира. Информация о поглощенной материи должна исчезать безвозвратно.
Однако квантовая механика запрещает уничтожение информации.
Проблема стала особенно острой после работ выдающегося британского физика-теоретика Стивена Хокинга, который в 1975 году показал, что черные дыры не являются абсолютно «черными». Из-за квантовых процессов на границе горизонта событий они постепенно теряют массу и испаряются, испуская так называемое излучение Хокинга.
Возник вопрос: если черная дыра со временем полностью исчезнет, куда денется информация о попавших в нее объектах?
За последние десятилетия было предложено множество решений. Одно из наиболее популярных предполагает, что информация может покидать черную дыру благодаря сложным механизмам квантовой телепортации.
Именно эту гипотезу и затрагивает новая работа.
Авторы исследования обнаружили, что любые схемы, основанные на подобной квантовой передаче информации, сталкиваются с серьезными ограничениями фундаментального характера. Иными словами, некоторые существующие модели испарения черных дыр могут оказаться неполными или даже ошибочными. Можно ли теперь отправить письмо самому себе в прошлое? Несмотря на громкие заголовки, практическая реализация подобных технологий остается крайне далекой перспективой.
Во-первых, существование замкнутых времениподобных кривых пока не подтверждено ни одним экспериментом.
Во-вторых, современная наука не располагает механизмами создания или обнаружения таких структур.
В-третьих, квантовая память, необходимая для реализации описанной схемы, должна обладать характеристиками, значительно превосходящими возможности нынешних технологий.
Поэтому говорить о реальных путешествиях во времени или обмене сообщениями между разными эпохами пока преждевременно.
Тем не менее работа представляет большой интерес для фундаментальной науки. Она помогает лучше понять пределы возможностей квантовой информации и выявить скрытые противоречия в теориях, пытающихся объединить квантовую механику и общую теорию относительности. В поисках единой теории Вселенной Современная физика по-прежнему опирается на две великие теории XX века — квантовую механику и общую теорию относительности. Каждая из них великолепно описывает свою область явлений, однако совместить их в единую непротиворечивую картину мира ученым до сих пор не удалось.
Черные дыры, квантовая информация и природа времени находятся именно на стыке этих двух направлений.
Поэтому даже сугубо теоретические исследования, подобные работе команды Марка Уайлда, способны привести к серьезным научным прорывам в будущем.
Пока ученые не научились отправлять сообщения в прошлое, однако новая работа показывает: границы возможного в современной физике могут оказаться гораздо шире, чем представлялось еще несколько лет назад. Идеи, которые недавно казались исключительно сюжетами научной фантастики, постепенно становятся предметом строгого математического анализа и серьезной научной дискуссии.
Ранее журналисты сайта "Пронедра" писали, что время как квантовая иллюзия – что показала игрушечная вселенная
Свежие комментарии