Partiklar som pratar med sig själva genom tid och rum

Här är något som får en att ifrågasätta hela verkligheten: partiklar kanske har konversationer genom tiden. Inte med andra partiklar på olika ställen — utan med sig själva. Framtida versioner av vilka de inte har blivit ännu.

Jag stötte på den här forskningen och var tvungen att läsa den tre gånger innan jag förstod. Det handlar om något som kallas "sammanflätning genom tid", och det kan vara nyckeln till att lösa ett av fysikens mest envisa problem.

Låt mig förklara.

Varför är sammanflätning så stor grej?

Du känner förmodligen till att kvantpartiklar kan vara "sammanflätade" — den där kusliga kopplingen där det som händer med en partikel omedelbart påverkar en annan, hur långt bort den än befinner sig. Einstein kallade det "spöklik verkan på avstånd", och ärligt talat hade han rätt att tycka det var obehagligt.

Det coola? Det är redan bisarrt nog. Mät en sammanflätad partikel, och du vet direkt något om dess partner. De är som kvantens bästa vänner som alltid vet vad den andra tänker, även om de befinner sig på motsatta sidor av universum.

Men här blir det riktigt intressant.

Twisten: Partiklar kan prata med sina framtida jag

En fysiker — någon som började fundera på det här på 1990-talet — insåg att sammanflätning inte behöver ske mellan två olika kvantsystem. Den kan ske inom ett enda objekt, fast över olika tidpunkter.

Tänk på det en stund.

En partikel just nu kan vara sammanflätad med vad den blir imorgon. Eller nästa vecka. Eller om tio år. Informationen den bär på nu delar en mystisk kvantkoppling med vad den kommer att vara senare.

Det här kallas "sammanflätning genom tid", och det är ärligt talat en av de mest fascinerande idéerna jag stött på på ett tag.

Varför spelar det roll? Hej, svarta hål

Nu tänker du kanske: "Det är coolt, men vad spelar det för roll?"

Jo, här är poängen: det här kan hjälpa oss äntligen överbrygga klyftan mellan två teorier som inte vill samarbeta — kvantfysiken och Einsteins gravitationsteori (allmän relativitetsteori).

Här är konflikten. Kvantfysiken säger att information aldrig kan förstöras. Det är en grundregel. Men svarta hål? De verkar förstöra allt. Släng något i ett svart hål, och all information om vad det var — ett äpple, en foton, din gamla smartphone — raderas för alltid.

Det här är det berömda "informationsparadoxen för svarta hål", och fysiker har klöst sig i huvudet över det i årtionden.

Hawking kliver in

Stephen Hawking visade oss något avgörande: svarta hål är inte helt svarta. De strålar faktiskt ut saker över tid, och avdunstar så småningom helt. Det betyder att svarta hål har kvantegenskaper.

Men här är problemet med Hawkings matematik. När svarta hål avdunstar verkar de skapa mer och mer sammanflätning mellan insidan och utsidan av det svarta hålet. Och här är grejen: sammanflätning är "monogam".

Vad betyder det? Jo, i kvantvärlden, om partikel A är djupt sammanflätad med partikel B, så kan den inte heller vara djupt sammanflätad med partikel C. Det är som kvantavundsjuka — du kan inte dela allt med alla.

Så om svarta hål hela tiden skapar mer och mer sammanflätning när de avdunstar, kör de till slut in i en vägg. De kan inte skapa oändlig sammanflätning för så fungerar inte universum.

Kan tidssammanflätning rädda oss?

Här blir tidssammanflätningsidén spännande. Om partiklar kan vara sammanflätade med sina framtida jag, kanske det öppnar nya möjligheter för hur information kan bevaras och delas.

Tänket är så här: om ett svart håls information kan på något sätt sammanflätas med sitt framtida tillstånd, kanske monogamireglerna fungerar annorlunda. Informationen delas inte mellan två separata system — den delas genom tiden inom ett enda system.

Det här kan ge en väg för information att fly det svarta hålet utan att bryta mot kvantreglerna.

Varför jag tycker det här är så fascinerande

Saken är den, jag är ingen fysiker, men jag älskar hur det här får en att tänka annorlunda om verkligheten. Vi pratar inte bara om partiklar som existerar i rymden — vi pratar om dem som existerar genom tiden på sätt som suddar ut gränserna mellan dåtid, nutid och framtid.

Det finns något nästan filosofiskt över det. Om partiklar kan vara kopplade till sina framtida jag, vad betyder det för orsak och verkan? För fri vilja? För tidens natur?

Fysikern som kom på den här idén hade ingen aning om att den till slut skulle kopplas till att förstå kvantgravitation. De var bara nyfikna på mätrelationer mellan kvantpartiklar. Men så går det ofta med de största upptäckterna — någon följer sin nyfikenhet ner i kaninhålet, och år senare visar det sig vara precis vad vi behövde.

Sammanfattning

Vi håller fortfarande på att lista ut det här. Det här är ingen komplett lösning på kvantgravitation — den förblir en av fysikens heliga graler. Men idéer som sammanflätning genom tid ger oss nya vinklar att utforska.

Och ärligt talat? Jag älskar att vi fortfarande upptäcker grundläggande saker om hur universum fungerar. Varje generation tror att de har listat ut grunderna, och sedan kommer någon med en vild idé om partiklar som pratar med sina framtida jag.

Universum är konstigt. Och jag är här för det.