ربما سمعت عن قطة شرودنغر ، القطط المؤسف في صندوق حي ومات في نفس الوقت حتى يتم فتح الصندوق ليكشف عن حالته الفعلية. حسنًا ، لفي عقلك الآن حول وقت شرودنغر ، وهو موقف يمكن أن يكون فيه حدث واحد في نفس الوقت هو سبب حدث آخر وتأثيره.
قد يكون مثل هذا السيناريو أمرًا لا مفر منه في أي نظرية للجاذبية الكمية ، وهي منطقة لا تزال غامضة في الفيزياء تسعى إلى الجمع بين نظرية ألبرت أينشتاين للنسبية العامة مع أعمال ميكانيكا الكم. في ورقة جديدة ، يبتكر العلماء مزيجًا من الاثنين عن طريق تخيل سفن الفضاء بالقرب من كوكب هائل تبطئ كتلته الوقت. وخلصوا إلى أن سفن الفضاء يمكن أن تجد نفسها في حالة يتم فيها عكس السببية: يمكن أن ينتهي أحد الأحداث بالتسبب في حدث آخر حدث قبله.
قال المؤلف المشارك في الدراسة إيغور بيكوفسكي ، الفيزيائي في مركز علوم وهندسة الكم في معهد ستيفنز للتكنولوجيا نيو جيرسي. "هذا شيء نتوقع حدوثه بمجرد أن تكون لدينا نظرية كاملة عن الجاذبية الكمية."
وقت الكم
تطلب تجربة فكر شرودنغر الشهيرة من المشاهد أن يتخيل صندوقًا يحمل قطة وجسيمات مشعة ، والتي ، بمجرد أن تتحلل ، ستقتل القطط المؤسف. من خلال مبدأ التراكب الكمومي ، فإن بقاء القطة أو موتها محتملاً بنفس القدر حتى يتم قياسها - لذلك حتى يتم فتح الصندوق ، تكون القطة حية وموتة في نفس الوقت. في ميكانيكا الكم ، يعني التراكب أن الجسيم يمكن أن يوجد في حالات متعددة في نفس الوقت ، تمامًا مثل قطة شرودنغر.
تجمع تجربة الفكر الجديدة ، التي نُشرت في 21 أغسطس في مجلة Nature Communications ، بين مبدأ التراكب الكمي ونظرية النسبية العامة لأينشتاين. تقول النسبية العامة أن كتلة جسم عملاق يمكن أن تبطئ الوقت. وقال بيكوفسكي: إن هذا الأمر صحيح على أنه صحيح وقابل للقياس. رائد فضاء يدور حول الأرض سيختبر الوقت بسرعة أكبر من توأمه على الكوكب. (وهذا أيضًا هو السبب في أن الوقوع في الثقب الأسود سيكون تجربة تدريجية جدًا.)
وبالتالي ، إذا كانت مركبة فضائية مستقبلية قريبة من كوكب ضخم ، فإن طاقمها سيختبرون الوقت أبطأ قليلاً مما سيحدثه الناس في مركبة فضائية زميلة تتمركز بعيدًا. الآن ، قم برمي القليل من ميكانيكا الكم ، ويمكنك أن تتخيل موقفًا يتراكب فيه هذا الكوكب في وقت واحد بالقرب من المركبة الفضائية وبعيدًا عنها.
الوقت يصبح غريبا
في هذا السيناريو المتراكب لسفينتين تمران بوقت على خطوط زمنية مختلفة ، يمكن أن يصبح السبب والنتيجة متزعزع. على سبيل المثال ، لنفترض أن السفن مطلوبة للقيام بمهمة تدريب تطلق فيها النار على بعضها البعض وتتفادى نيران بعضها البعض ، مع العلم تمامًا بالوقت الذي ستطلق فيه الصواريخ وتعترض مواقعها. إذا لم يكن هناك كوكب ضخم يعبث بالقرب من تدفق الوقت ، فهذا تمرين بسيط. من ناحية أخرى ، إذا كان هذا الكوكب الضخم موجودًا ولم يأخذ قبطان السفينة تباطؤ الوقت في الاعتبار ، فقد يتفادى الطاقم بعد فوات الأوان ويتم تدميره.
مع وجود الكوكب في تراكب ، قريبًا وبعيدًا في نفس الوقت ، سيكون من المستحيل معرفة ما إذا كانت السفن ستراوغ في وقت متأخر جدًا وتدمر بعضها البعض أو ما إذا كانت ستتحرك جانباً والبقاء على قيد الحياة. وقال Pikovski ما هو أكثر من ذلك ، يمكن عكس السبب والنتيجة. تخيل حدثين ، A و B ، مترابطين سببيًا.
قال Pikovski: "يمكن أن يؤثر A و B على بعضهما البعض ، ولكن في حالة واحدة تكون A قبل B ، بينما في الحالة الأخرى تكون B قبل A" في حالة تراكب. وهذا يعني أن كلا من A و B هما في نفس الوقت سبب وتأثير كل منهما الآخر. لحسن الحظ بالنسبة لأطقم هذه المركبات الفضائية الخيالية المحتمل الخلط ، قال بيكوفسكي ، سيكون لديهم طريقة رياضية لتحليل إرسال بعضهم البعض للتأكد من أنهم في حالة تراكب.
من الواضح ، في الحياة الواقعية ، أن الكواكب لا تتحرك حول المجرة ببراعة. لكن بيكوفسكي قال إن التجربة الفكرية يمكن أن يكون لها آثار عملية على الحوسبة الكمومية ، حتى من دون التوصل إلى نظرية كاملة عن الجاذبية الكمية. باستخدام تراكبات في العمليات الحسابية ، يمكن لنظام الحوسبة الكمومية في نفس الوقت تقييم العملية كسبب ونتيجة.
وقال "قد تكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية قادرة على استخدام هذا من أجل حساب أكثر كفاءة".
