Θεωρία λύνει το παράδοξο του παππού για το ταξίδι στο χρόνο!

Η πιθανότητα να γυρίσει κανείς πίσω στο χρόνο και να σκοτώσει τους προγόνους του αποτρέποντας έτσι την ίδια του τη γέννηση έχει θέσει ένα σοβαρό πρόβλημα για την πιθανότητα επίτευξης ταξιδιών στο χρόνο, χωρίς καν να λογαριάσει κανείς τις τεχνικές δυσκολίες για την κατασκευή μιας κατάλληλης μηχανής.

Αλλά μια θεωρία που προτάθηκε από φυσικούς του MIT εισηγείται ότι αυτό το παράδοξο του παππού θα μπορούσε να αποφευχθεί με τη χρήση κβαντικής τηλεμεταφοράς και μετά-επιλογής του τι θα μπορούσε και τι δε θα μπορούσε να κάνει ένας ταξιδιώτης του χρόνου. Έτσι, αν και η δολοφονία των συγγενών κάποιου ανθρώπου είναι κάτι που είναι δυστυχώς δυνατό στον παρόντα χρόνο, τέτοιες δράσεις θα απαγορεύονταν αυστηρά εάν επιχειρούνταν κατά τη διάρκεια μιας επίσκεψης στο παρελθόν.

Το μοντέλο για το ταξίδι στο χρόνο που προτάθηκε από τον Seth Lloyd και τους συνεργάτες του σε πρόσφατη δημοσίευση στο arXiv.org προέρχεται από την έρευνά τους στην κβαντομηχανική που διέπει τις κλειστές χρονοειδείς καμπύλες (CTCs) και από την έρευνα για τη θεωρία της βαρύτητας. Σε απλούς όρους, μια κλειστή χρονοειδής καμπύλη είναι μια διαδρομή του χωροχρόνου που επιστρέφει στο αρχικό της σημείο. Η ύπαρξή τους επιτρέπεται από τη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν, αν και αρχικά τις ανακάλυψε ο Goedel. Όπως και με αρκετές άλλες συνέπειες των θεωριών του, ο Αϊνστάιν είχε ενοχληθεί κάπως από τις κλειστές χρονοειδείς καμπύλες.

Στη δημοσίευσή τους οι επιστήμονες εξετάζουν ένα συγκεκριμένο είδος από καμπύλες CTC βασιζόμενοι στο συνδυασμό κβαντικής τηλεμεταφοράς με εκ των υστέρων επιλογή, κάτι που έχει ως αποτέλεσμα μια θεωρία εκ των υστέρων επιλεγμένων κλειστών χρονοειδών καμπύλων (P-CTCs). Η κβαντική τηλεμεταφορά αφορά στη μετάδοση πληροφορίας από ένα κβαντικό σύστημα σε ένα άλλο σε αποστάσεις που μπορεί να είναι τεράστιες. Για τη μεταφορά της πληροφορίας είναι απαραίτητο οι δύο κβαντικές καταστάσεις μεταξύ των οποίων θα γίνει η μετάδοση της πληροφορίας να είναι συζευγμένες (μέσω του λεγόμενου "κβαντικού εναγκαλισμού").

Οι επιστήμονες εφάρμοσαν την έννοια της εκ των υστέρων επιλογής, που αφορά στη δυνατότητα να διευθετηθεί ένας υπολογισμός με τρόπο ώστε αυτόματα να αποδέχεται μόνο ορισμένα αποτελέσματα και να παραβλέπει άλλα. Με τον τρόπο αυτό η μετά-επιλογή θα μπορούσε να διασφαλίσει πως μόνο ένα είδος καταστάσεων θα μπορεί να τηλεμεταφερθεί.

Οι καταστάσεις που πληρούν το κριτήριο για να τηλεμεταφερθούν είναι εκείνες που έχουν μετεπιλεχθεί να είναι συνεπείς με τον εαυτό τους πριν μπουν στη διαδικασία της τηλεμεταφοράς. Μόνο εφόσον κάτι τέτοιο έχει προσδιοριστεί και εγκριθεί θα μπορεί μια κατάσταση να τηλεμεταφερθεί, έτσι ώστε η κατάσταση να ταξιδέψει πίσω στο χρόνο. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, το ταξίδι στο χρόνο θα μπορούσε να συμβεί μόνο με έναν αυτό-συνεπή και όχι παράδοξο τρόπο.

"Η τυποποίηση των P-CTCs δείχνει ότι ένα τέτοιο κβαντικό ταξίδι μπορεί να θεωρηθεί ως ένα είδος κβαντικού τούνελ που πηγαίνει πίσω στο χρόνο και που μπορεί να λάβει χώρα ακόμα και όταν απουσιάζει μια κλασική διαδρομή από το μέλλον στο παρελθόν", γράφουν οι ερευνητές στη δημοσίευσή τους. "Επειδή η θεωρία των μετεπιλεγμένων κλειστών χρονοειδών καμπυλών βασίζεται στη μετεπιλογή, παρέχει αυτό-συνεπείς λύσεις τέτοιων παραδόξων: οτιδήποτε συμβαίνει σε μια P-CTC μπορεί επίσης να συμβεί στη συμβατική κβαντομηχανική με κάποια πιθανότητα."

Ωστόσο, οι επιστήμονες σημειώνουν ότι ο αποκλεισμός των παράδοξων συμβάντων θα μπορούσε να προκαλέσει τη συχνότερη εμφάνιση απίθανων συμβάντων. Αυτά τα "περίεργα και αντιδιαισθητικά αποτελέσματα" δημιουργούνται λόγω της μη γραμμικής φύσεως των P-CTCs. Όπως ένας ήρωας κινηματογραφικών ταινιών που πάντα καταφέρνει να ξεφεύγει από τον φαινομενικά αναπόφευκτο θάνατο, ο παππούς θα μπορούσε πάντα με κάποιον τρόπο να καταφέρει να επιζήσει από τα δολοφονικά σχέδια του εγγονού του. "Κάποια μικρή κβαντική διακύμανση θα έσπρωχνε τη σφαίρα μακριά ακριβώς την τελευταία στιγμή", εξηγεί ο Lloyd.

Εκτός από την αναχαίτιση του παράδοξου του παππού, η θεωρία των μετεπιλεγμένων κλειστών χρονοειδών καμπυλών έχει επίσης το πλεονέκτημα ότι δεν απαιτεί τις στρεβλώσεις του χωροχρόνου στις οποίες βασίζονται οι παραδοσιακές θεωρίες ταξιδιών στο χρόνο. Αυτές οι χωροχρονικές στρεβλώσεις πιθανόν συμβαίνουν μόνο σε ακραία περιβάλλοντα όπως μέσα σε μαύρες τρύπες, καθιστώντας αυτές τις θεωρίες σχεδόν απίθανες στο να πραγματοποιηθούν.

Αν και οι μετεπιλεγμένοι υπολογισμοί είναι μη γραμμικοί και δεν έχει ακόμα δειχθεί ότι είναι δυνατοί, κάποιες έρευνες έχουν δείξει ότι η κβαντομηχανική ίσως δεν είναι γραμμική και επιτρέπει μετεπιλεγμένους υπολογισμούς, κάτι που θα παρείχε τη δυνατότητα στους κβαντικούς υπολογισμούς να είναι μια πολύ ισχυρή τεχνική. Ένας τέτοιος υπολογιστής θα μπορούσε πιο αποτελεσματικά να λύσει ένα πολύπλοκο πρόβλημα που θα περιλάμβανε πολλές μεταβλητές τρέχοντας όλους τους πιθανούς συνδυασμούς από τιμές και μετεπιλέγοντας μόνο τους συνδυασμούς που λύνουν το πρόβλημα. Αυτή η στρατηγική θα λειτουργούσε πολύ καλύτερα από την κλασική που δοκιμάζει διαφορετικούς συνδυασμούς μέχρι να φτάσει σε έναν που λειτουργεί. Από την άλλη μεριά, άλλες έρευνες προτείνουν ότι η κβαντομηχανική θα πρέπει να είναι γραμμική, εν μέρει λόγω των φαινομενικά απίθανων πραγμάτων που επιτρέπει η μετεπιλογή.

Για την ώρα, οι επιστήμονες ελπίζουν ότι μελλοντικές έρευνες θα αποκαλύψουν εάν ισχύει η θεωρία τους. Εξηγούν ότι τα αποτελέσματα των καμπυλών P-CTC μπορούν να ελεγχθούν εάν γίνουν πειράματα κβαντικής τηλεμεταφοράς και με την εκ των υστέρων επιλογή μονάχα των αποτελεσμάτων που ανταποκρίνονται στην επιθυμητή έξοδο συζευγμένης κατάστασης.

"Οι P-CTCs ίσως μπορούν να επιτρέψουν το ταξίδι στο χωροχρόνο χωρίς κλειστές χρονοειδείς καμπύλες της γενικής θεωρίας της Σχετικότητας" καταλήγουν. "Εάν η φύση με κάποιον τρόπο παρέχει τη μη γραμμική δυναμική που υποστηρίζεται από προβολές τελικών καταστάσεων, τότε είναι πιθανό για σωματίδια (και, θεωρητικά, για ανθρώπους) να περάσουν μέσω ενός τούνελ από το μέλλον στο παρελθόν."