Cząsteczki, które rozmawiają z przyszłością

Pewna rzecz sprawia, że człowiek zaczyna wątpić w rzeczywistość: cząstki mogą prowadzić rozmowy przez czas. Nie z innymi cząstkami w różnych miejscach — ale same ze sobą. Z wersjami samych siebie, które dopiero się pojawią.

Natknąłem się na te badania i szczerze mówiąc musiałem przeczytać je trzy razy, zanim pojąłem, o co chodzi. Chodzi o coś, co nazywają "splątaniem w czasie". I może to być klucz do rozwiązania jednej z najbardziej uporczywych zagadek fizyki.

Pozwól, że ci to wyjaśnię.

Co jest takiego niesamowitego w splątaniu?

Z pewnością słyszałeś o splątaniu kwantowym — ta dziwna więź, w której to, co dzieje się z jedną cząstką, natychmiast wpływa na drugą, bez względu na to, jak daleko od siebie są. Einstein nazwał to "upiornym działaniem na odległość" i szczerze mówiąc, miał prawo być tym zaniepokojony.

Najciekawsze? To samo w sobie jest już wystarczająco szalone. Zmierzysz jedną splątaną cząstkę i od razu wiesz coś o jej partnerze. Są jak kwantowi najlepsi przyjaciele, którzy zawsze wiedzą, co druga myśli — nawet jeśli znajdują się po przeciwnych stronach wszechświata.

Ale tutaj robi się naprawdę interesująco.

Zwrot akcji: cząstki rozmawiają ze swoją przyszłością

Pewien fizyk — ktoś, kto zaczął nad tym myśleć jeszcze w latach dziewięćdziesiątych — zdał sobie sprawę, że splątanie nie musi zachodzić między dwoma różnymi układami kwantowymi. Może zachodzić wewnątrz jednego obiektu rozciągniętego w czasie.

Pomyśl o tym przez chwilę.

Cząstka w tym właśnie momencie może być splątana z tym, czym stanie się jutro. Albo za tydzień. Albo za dziesięć lat. Informacja, którą niesie teraz, dzieli z nią tajemniczą więź kwantową z tym, czym będzie później.

To nazywamy "splątaniem w czasie" i to jedna z najbardziej fascynujących koncepcji, na jakie ostatnio natrafiłem.

Dlaczego to ma znaczenie? Wchodzą czarne dziury

Możesz teraz myśleć: "Fajne, ale co z tego?"

A no, właśnie: to może pomóc wreszcie połączyć dwie teorie, które nie chcą ze sobą współpracować — fizykę kwantową i teorię grawitacji Einsteina (ogólną relatywistość).

Oto konflikt. Fizyka kwantowa mówi, że informacja NIE MOŻE zostać zniszczona. To fundamentalna zasada. Ale czarne dziury? One wydają się niszczyć wszystko. Wrzuć coś do czarnej dziury, a cała informacja o tym, czym było — jabłko, foton, twój stary smartfon — znika na zawsze.

To słynny "paradoks informacyjny czarnych dziur", nad którym fizycy głowią się od dziesięcioleci.

Wchodzi Hawking

Stephen Hawking pokazał nam coś kluczowego: czarne dziury nie są całkowicie czarne. W rzeczywistości promieniują z czasem, aż w końcu całkowicie odparowują. To oznacza, że czarne dziury mają właściwości kwantowe.

Ale jest problem z obliczeniami Hawkinga. Kiedy czarne dziury odparowują, wydają się tworzyć coraz więcej splątania między wnętrzem a zewnętrzem czarnej dziury. I tu jest haczyk: splątanie jest "monogamiczne".

Co to znaczy? W świecie kwantowym, jeśli cząstka A jest głęboko splątana z cząstką B, NIE MOŻE być też głęboko splątana z cząstką C. To jak kwantowa zazdrość — nie możesz dzielić wszystkiego ze wszystkimi.

Więc jeśli czarne dziury cały czas tworzą coraz więcej splątania podczas parowania, w końcu napotykają ścianę. Nie mogą tworzyć nieskończonego splątania, bo wszechświat tak nie działa.

Czy splątanie czasowe może nas uratować?

Tutaj pojawia się ekscytująca część. Jeśli cząstki mogą być splątane ze swoimi przyszłymi wersjami, może to otworzyć nowe możliwości dla tego, jak informacja może być zachowywana i dzielona.

Logika jest taka: jeśli informacja czarnej dziury może jakoś splątać się ze swoim przyszłym stanem, zasady monogamii mogą działać inaczej. Informacja nie jest dzielona między dwa osobne układy — jest dzielona przez czas w jednym układzie.

To mogłoby dać ścieżkę dla informacji do ucieczki z czarnej dziury bez łamania zasad kwantowych.

Dlaczego to mnie tak fascynuje

Nie jestem fizykiem, ale kocham to, jak takie rzeczy zmieniają sposób myślenia o rzeczywistości. Nie mówimy tylko o cząstkach istniejących w przestrzeni — mówimy o nich istniejących przez czas w sposób, który zaciera granice między przeszłością, teraźniejszością a przyszłością.

Jest w tym coś niemal filozoficznego. Jeśli cząstki mogą być połączone ze swoimi przyszłymi wersjami, co to oznacza dla przyczynowości? Dla wolnej woli? Dla samej natury czasu?

Fizyk, który wpadł na ten pomysł, nie miał pojęcia, że ostatecznie połączy się to ze zrozumieniem grawitacji kwantowej. Po prostu był ciekawy relacji między cząstkami kwantowymi. Ale tak często wyglądają największe odkrycia — ktoś podąża za swoją ciekawością w króliczą norę, a lata później okazuje się, że to dokładnie to, czego potrzebowaliśmy.

Podsumowanie

Wciąż to rozgryzamy. To nie jest kompletne rozwiązanie grawitacji kwantowej — ta pozostaje jednym z świętych grali fizyki. Ale takie pomysły jak splątanie w czasie dają nam nowe kąty do eksplorowania.

A szczerze? Uwielbiam, że wciąż odkrywamy fundamentalne rzeczy o tym, jak działa wszechświat. Każde pokolenie myśli, że rozwiązało podstawy, a potem ktoś przychodzi z szalonym pomysłem o cząstkach rozmawiających ze swoimi przyszłymi wersjami.

Wszechświat jest dziwny. I ja jestem tym zachwycony.