Ученые нашли возможность отправить сообщение в прошлое — и доказали ее математически. Результаты исследования приняты к публикации в Physical Review Letters.
Сама эта возможность, небезосновательно кажущаяся фантастической, проистекает из частного решения уравнений общей теории относительности — нашей лучшей на сегодня теории о том, как устроено пространство-время. Любой объект во Вселенной движется по своей траектории в пространстве-времени, и одна из таких траекторий, которую допускает ОТО, называется замкнутой времениподобной кривой (closed timelike curve — CTC). Следуя этой временно́й петле, объект сначала уходит в будущее, затем возвращается в прошлое и оказывается в настоящем.
В космических масштабах CTC означает такое сильное искривление пространства-времени, что оно замыкается само на себя. Для этого нужна колоссальная энергия, которую невозможно получить на практике. Казалось бы, это исключает возможность отправить сообщение в прошлое — но решением может быть квантовая запутанность.
Когда две частицы запутаны, состояние одной всегда отражает состояние другой, даже если их разделяют огромные расстояния. Некоторые физики трактуют это не как единое состояние частиц, а как своего рода «передачу назад во времени»: частица отправляет своей паре сообщение в прошлое, чтобы та «знала», как реагировать в будущем.
Не все согласны с такой интерпретацией, но в 2010 году профессор Сет Ллойд из Массачусетского технологического института вместе с коллегами использовал запутанные фотоны, чтобы имитировать квантовую замкнутую времениподобную кривую.
«Это было равносильно тому, чтобы отправить фотон на несколько наносекунд назад и заставить его попытаться уничтожить самого себя в прошлом», — говорит он.
В новой работе описана усовершенствованная версия эксперимента. Теперь «связь с прошлым» зашумленная, как плохая телефонная линия. Оценить пропускную способность шумного канала — стандартная задача теории информации. Применив этот подход, исследователи к своему удивлению обнаружили: связь с прошлым не только возможна, но и работает лучше, чем обычная — то есть совпадающая с привычным направлением времени — с тем же уровнем шума.
Авторов вдохновила кульминация фильма «Интерстеллар», признался один из них, квантовый информатик Кайюань Цзи из Корнеллского университета. В конце картины астронавт в исполнении Мэттью МакКонахи отправляет послание своей дочери в прошлое, манипулируя стрелками часов в ее комнате через временну́ю петлю. Исследователи представили этот процесс как шумный квантовый канал и вычислили: в отличие от обычной передачи данных, сообщение, путешествующее назад во времени, останется разборчивым — потому, что отправитель «помнит о будущем».
«Отец помнит, как дочь расшифровывает его будущее сообщение. Поэтому он может сам себе подсказать, как лучше закодировать послание», — объясняет Цзи.
Практического наполнения отправка сообщений в прошлое, конечно, не имеет, признает Ллойд. Зато актуальны более совершенные стратегии связи для шумных устройств. «Никто еще не построил настоящую физическую замкнутую времениподобную кривую, и есть основания полагать, что это очень сложно. А все каналы — шумные», — констатирует ученый.
По его словам, теоретические изыскания довольно легко можно воплотить в жизнь в форме эксперимента, похожего на опыт с фотонами 2010 года. Это позволило бы изучать реальные шумные каналы и, возможно, найти новые способы их использования — даже для обычной связи.
Практическое применение маловероятно, подтвердил профессор Андреас Винтер из Кельнского университета: «Насколько нам известно, путешествия во времени или передача сигналов в прошлое в нашем мире невозможны. Неизвестен ни один механизм, который сделал бы это реальностью».
Вместе с тем, новая работа хорошо показывает, как разные виды обратной связи, например, когда отправитель в будущем пользуется собственной памятью, могут улучшать протоколы передачи данных, добавил он.
Физики считают, что нашли следы червоточины, ведущей в другую Вселенную
Путешествия во времени возможны? Физик решил «парадокс убитого дедушки»
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX