คุณอาจเคยได้ยินแมวSchrödingerแมวที่โชคร้ายในกล่องที่ยังมีชีวิตอยู่และตายไปพร้อมกันจนกว่าจะเปิดกล่องเพื่อเปิดเผยสถานะที่แท้จริง ทีนี้คุณก็จะคร่ำครวญถึงช่วงเวลาของSchrödingerสถานการณ์ที่เหตุการณ์หนึ่งสามารถเป็นสาเหตุและผลกระทบของเหตุการณ์อื่นได้ในเวลาเดียวกัน
สถานการณ์ดังกล่าวอาจหลีกเลี่ยงไม่ได้ในทฤษฎีของแรงโน้มถ่วงควอนตัมพื้นที่ฟิสิกส์ที่มืดมนที่พยายามรวมทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ตไอน์สไตน์เข้ากับการทำงานของกลศาสตร์ควอนตัม ในกระดาษใหม่นักวิทยาศาสตร์สร้างผสมของทั้งสองโดยการจินตนาการเอ็นเตอร์ไพรส์ใกล้ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่มีมวลช้าเวลา พวกเขาสรุปว่ายานอวกาศสามารถพบตัวเองในสถานะที่มีการกลับรายการสาเหตุ: เหตุการณ์หนึ่งอาจจบลงด้วยการทำให้เกิดเหตุการณ์อื่นที่เกิดขึ้นก่อนหน้านั้น
"เราสามารถกำหนดสถานการณ์แบบนี้โดยที่คำสั่งหรือสาเหตุและผลทางโลกอยู่ในการซ้อนทับของการกลับด้านหรือไม่กลับด้าน" Igor Pikovski ผู้ร่วมวิจัยการศึกษากล่าวว่านักฟิสิกส์ที่ศูนย์วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมควอนตัมของ Stevens Institute of Technology นิวเจอร์ซี. "นี่คือสิ่งที่เราคาดว่าจะเกิดขึ้นเมื่อเรามีทฤษฎีที่สมบูรณ์เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงควอนตัม"
เวลาควอนตัม
การทดลองความคิดแมวที่มีชื่อเสียงของSchrödingerขอให้ผู้ชมจินตนาการกล่องที่ถือแมวและอนุภาคกัมมันตภาพรังสีซึ่งเมื่อสลายตัวแล้วจะฆ่าแมวที่โชคร้าย โดยหลักการของการทับซ้อนของควอนตัมการมีชีวิตอยู่รอดหรือการตายของแมวนั้นมีแนวโน้มเท่ากันจนกระทั่งวัดได้ดังนั้นเมื่อเปิดกล่องแมวจะมีชีวิตอยู่และตายไปพร้อมกัน ในกลศาสตร์ควอนตัมการซ้อนทับหมายความว่าอนุภาคสามารถมีอยู่ในหลาย ๆ รัฐในเวลาเดียวกันเหมือนกับแมวของSchrödinger
การทดลองทางความคิดใหม่ที่ตีพิมพ์ในวันที่ 21 สิงหาคมในวารสาร Nature Communications ได้รวมหลักการของการทับซ้อนของควอนตัมเข้ากับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein สัมพัทธภาพทั่วไปบอกว่ามวลของวัตถุยักษ์สามารถชะลอเวลา นี่เป็นที่ยอมรับกันว่าเป็นเรื่องจริงและสามารถวัดผลได้ Pikovski กล่าว นักบินอวกาศที่โคจรรอบโลกจะได้สัมผัสกับเวลาเพียงรอยเปื้อนเร็วกว่าแฝดของเขาหรือเธอบนดาวเคราะห์ (นี่เป็นสาเหตุที่การตกลงไปในหลุมดำจะเป็นประสบการณ์ที่ค่อยเป็นค่อยไป)
ดังนั้นหากยานอวกาศแห่งอนาคตอยู่ใกล้ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ลูกเรือของมันจะมีเวลาช้ากว่าคนในยานอวกาศเพื่อนที่อยู่ห่างออกไปเล็กน้อย ทีนี้ลองเข้าสู่กลศาสตร์ควอนตัมเล็ก ๆ แล้วคุณจะนึกภาพสถานการณ์ที่ดาวเคราะห์ดวงนั้นซ้อนทับกันใกล้และไกลออกไปจากยานอวกาศทั้งสอง
เวลาดูแปลก ๆ
ในสถานการณ์ที่ซ้อนทับกันนี้ของเรือสองลำที่มีเวลาในช่วงเวลาต่างกันสาเหตุและผลกระทบอาจไม่ได้ผล ตัวอย่างเช่นสมมติว่าเรือถูกขอให้ปฏิบัติภารกิจการฝึกอบรมที่พวกเขายิงใส่กันและหลบกองไฟของกันและกันโดยรู้ดีว่าเวลาใดที่ขีปนาวุธจะยิงและสกัดกั้นตำแหน่งของพวกเขา หากไม่มีดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ใกล้เคียงกับการไหลของเวลานี่เป็นแบบฝึกหัดง่ายๆ ในทางกลับกันถ้ามีดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ปรากฎอยู่และกัปตันเรือไม่คำนึงถึงเวลาที่ช้าลงลูกเรืออาจหลบสายเกินไปและถูกทำลาย
เมื่อโลกซ้อนทับกันพร้อมกันทั้งใกล้และไกลมันเป็นไปไม่ได้เลยที่จะรู้ว่าเรือจะสายเกินไปและทำลายซึ่งกันและกันหรือไม่หรือว่าพวกมันจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าและเอาชีวิตรอด ยิ่งไปกว่านั้นสาเหตุและผลกระทบอาจถูกยกเลิกได้ ลองนึกภาพเหตุการณ์สองเหตุการณ์ A และ B ที่เกี่ยวข้องกับสาเหตุ
"A และ B สามารถมีอิทธิพลต่อกันและกัน แต่ในกรณีหนึ่งคือก่อน B ในขณะที่ในอีกกรณี B อยู่ก่อน A" ในสถานะซ้อนทับ Pikovski กล่าว นั่นหมายความว่าทั้ง A และ B เป็นสาเหตุและผลกระทบของกันและกัน โชคดีสำหรับลูกเรือที่อาจเกิดความสับสนของยานอวกาศเชิงจินตนาการเหล่านี้ Pikovski กล่าวว่าพวกเขาจะมีวิธีทางคณิตศาสตร์ในการวิเคราะห์การส่งสัญญาณของกันและกันเพื่อยืนยันว่าพวกเขาอยู่ในสถานะซ้อนทับ
เห็นได้ชัดว่าในชีวิตจริงดาวเคราะห์จะไม่เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ กาแลคซีโดยไม่รู้ตัว แต่การทดลองทางความคิดอาจมีผลกระทบเชิงปฏิบัติสำหรับการคำนวณควอนตัมแม้จะไม่มีทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมทั้งหมดก็ตาม โดยใช้การซ้อนทับในการคำนวณระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถประเมินกระบวนการพร้อมกันในฐานะสาเหตุและเป็นผล
"คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถใช้สิ่งนี้เพื่อการคำนวณที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น" เขากล่าว
