Anda mungkin pernah mendengar kucing Schrödinger, kucing malang dalam kotak yang pada masa yang sama hidup dan mati sehingga kotak dibuka untuk mendedahkan keadaan sebenarnya. Nah, kini bungkus minda anda ke masa Schrödinger, keadaan di mana satu peristiwa boleh pada masa yang sama menjadi punca dan kesan peristiwa lain.
Senario sedemikian mungkin tidak dapat dielakkan dalam sebarang teori graviti kuantum, kawasan fizik yang masih keruh yang bertujuan untuk menggabungkan teori relativiti umum Albert Einstein dengan cara kerja mekanik kuantum. Dalam kertas baru, saintis mencipta mashup mereka dengan membayangkan bintang di dekat sebuah planet besar yang melambatkan masa. Mereka menyimpulkan bahawa bintang-bintang boleh menemui diri mereka dalam keadaan di mana penyebabnya diterbalikkan: Satu peristiwa boleh berakhir menyebabkan peristiwa lain yang berlaku sebelum ini.
"Kita boleh merangka senario seperti ini di mana perintah temporal atau sebab dan akibatnya adalah dalam penggantian yang diterbalikkan atau tidak diterbalikkan," kata penulis bersama kajian Igor Pikovski, ahli fizik di Pusat Sains Kuantum dan Kejuruteraan di Stevens Institute of Technology dalam Jersi baru. "Ini adalah sesuatu yang kita harapkan harus berlaku apabila kita mempunyai teori penuh graviti kuantum."
Masa kuantum
Eksperimen pemikiran kucing Schrödinger yang terkenal itu memaparkan penonton membayangkan sebuah kotak yang memegang kucing dan zarah radioaktif, yang, setelah membusuk, akan membunuh kucing yang malang. Dengan prinsip superposisi kuantum, kelangsungan hidup kucing atau kematian sama-sama berkemungkinan sehingga diukur - sehingga kotak itu dibuka, kucing secara serentak hidup dan mati. Dalam mekanik kuantum, superposisi bermakna bahawa zarah boleh wujud di beberapa negeri pada masa yang sama, sama seperti kucing Schrödinger.
Percubaan pemikiran baru, yang disiarkan pada 21 Ogos dalam jurnal Nature Communications, menggabungkan prinsip superposisi kuantum dengan teori relativiti umum Einstein. Relativiti umum mengatakan bahawa jisim objek gergasi dapat melambatkan masa. Ini telah ditubuhkan sebagai benar dan boleh diukur, kata Pikovski; seorang angkasawan yang mengorbit Bumi akan mengalami masa hanya lebih cepat daripada kembarannya di planet ini. (Ini juga mengapa jatuh ke dalam lubang hitam akan menjadi pengalaman yang sangat beransur-ansur.)
Oleh itu, jika kapal angkasa yang futuristik berada di dekat sebuah planet besar, krewnya akan mengalami masa yang sedikit lebih perlahan daripada orang-orang di kapal angkasa yang ditempatkan jauh lebih jauh. Sekarang, masukkan mekanik kuantum yang kecil, dan anda boleh membayangkan keadaan di mana planet ini digerakkan secara serentak berhampiran dan jauh dari dua kapal angkasa.
Masa menjadi pelik
Dalam senario superposisi ini dua kapal yang mengalami masa pada garis masa yang berlainan, sebab dan akibatnya dapat dimenangi. Misalnya, kapal-kapal diminta untuk menjalankan misi latihan di mana mereka menembak satu sama lain dan menghindar kebakaran masing-masing, mengetahui dengan baik masa peluru-peluru akan melancarkan dan memintas kedudukan mereka. Sekiranya tidak ada planet besar di sekelilingnya dengan gangguan masa, ini adalah satu latihan yang mudah. Sebaliknya, jika planet besar itu hadir dan kapten kapal tidak mengambil masa yang perlahan, kru mungkin terhindar terlambat dan dimusnahkan.
Dengan planet ini dalam superposisi, secara serentak hampir dan jauh, tidak mustahil untuk mengetahui sama ada kapal-kapal itu akan mengelak terlambat dan memusnahkan antara satu sama lain atau sama ada mereka akan mengetepikan dan terus hidup. Apa lagi, punca dan kesan boleh diterbalikkan, kata Pikovski. Bayangkan dua peristiwa, A dan B, yang berkaitan dengannya.
"A dan B boleh mempengaruhi satu sama lain, tetapi dalam satu kes A adalah sebelum B, manakala dalam kes lain B adalah sebelum A" dalam keadaan superposisi, Pikovski berkata. Ini bermakna bahawa kedua-dua A dan B pada masa yang sama adalah punca dan kesan antara satu sama lain. Nasib baik untuk kapal-kapal angkasa khayalan kapal angkasa ini, Pikovski berkata, mereka akan mempunyai cara matematik untuk menganalisis penghantaran masing-masing untuk mengesahkan bahawa mereka berada dalam keadaan superposisi.
Jelas sekali, dalam kehidupan sebenar, planet tidak bergerak di sekeliling galaksi willy-nilly. Tetapi percubaan pemikiran itu mungkin mempunyai implikasi praktikal untuk pengkomputeran kuantum, walaupun tanpa menggunakan teori keseluruhan graviti kuantum, Pikovski berkata. Dengan menggunakan superposisi dalam perhitungan, sistem pengkomputeran kuantum boleh secara serentak menilai proses sebagai sebab dan sebagai kesan.
"Komputer kuantum boleh menggunakannya untuk pengiraan yang lebih cekap," katanya.
