Лента TH Новости Глобальные вызовы


Физики доказали возможность путешествия во времени

∴ 290

Хотя в квантовой теории существует множество противоречивых идей, идея о том, что действие может перемещаться назад во времени (от будущего к прошлому), как правило, не является одной из них. Однако в последнее время некоторые физики изучают эту идею, называемую «ретрокаузальность», потому что она может потенциально решить некоторые давние головоломки в квантовой физике.

619

В частности, если допускается существование ретрокаузальности, то знаменитые тесты Белла могут быть истолкованы как свидетельство ретрокаузальности, а не для влияния на расстоянии – результат, который Эйнштейн, и другие ученые, оценили скептически.

В недавно опубликованной статье, физики Мэтью С. Лейфер из Университета Чепмена и Мэтью Ф. Пузи из Института теоретической физики предоставили новую теоретическую поддержку того, что квантовая теория должна быть ретрокаузальной.

Призыв к ретрокаузальности.

Во-первых, чтобы выяснить, что такое ретрокаузальность: нужно отойти от того, что сигналы могут передаваться из будущего в прошлое. Такая сигнализация будет запрещена даже в теории ретрокроузалов по термодинамическим причинам. Вместо этого ретрокаузальность означает, что когда экспериментатор выбирает измерение, с помощью которого можно измерить частицу, это решение может повлиять на свойства этой частицы (или другой частицы) в прошлом, даже до того, как экспериментатор сделал свой выбор. Другими словами, решение, принятое в настоящем, может повлиять на что-то в прошлом.

В первоначальных тестах Белла физики предположили, что влияние ретрокаузальности не может произойти. Следовательно, это объясняет наблюдения, что одни частицы, сразу знают, что их пары уже измеряются. То есть частицы каким-то образом влияют друг на друга, даже если они разделены большими расстояниями, и способы этого влияния не могут быть объяснены каким-либо известным механизмом. Но, учитывая возможность того, что установка измерения для одной частицы может ретрокаузально влиять на поведение другой частицы, предоставляет это объяснение.

Обобщая ретрокаузальность.

Одним из главных сторонников ретрокаузальности в квантовой теории является Хью Прайс, профессор философии в Кембриджском университете. В 2012 году Хью Прайс предложил аргумент, предполагающий, что любая квантовая теория, предполагающая, что 1) квантовое состояние является реальным, и 2) квантовый мир является симметричным по времени (физические процессы могут выполняться вперед и назад при описании одним и тем же физическим законом), должна учитывать влияние ретрокаузальности. Понятно, однако, что идея ретрокаузальности не улавливает физиков вообще.
В новом исследовании Лейфер и Пусей пытаются сделать это, обобщая аргумент Прайса, что, возможно, делает его более привлекательным в свете других недавних исследований. Они начинают с удаления первого предположения Прайса, так что аргумент показывает, является ли квантовое состояние реальным или нет – вопрос, который до сих пор является предметом некоторых дебатов. Квантовое состояние, которое не является реальным, описывает физическое знание квантовой системы, а не истинное физическое свойство системы. Хотя большинство исследований показывают, что квантовое состояние является реальным, его трудно подтвердить так или иначе, и учет ретрокаузальности может дать представление об этом вопросе. Предоставление этой открытости относительно реальности квантового состояния является одним из основных мотивов для исследования ретрокаузальности вообще, пояснил Лейфер.

Причина, по которой я считаю, что ретрокаузальность стоит исследовать, заключается в том, что теперь у нас есть множество результатов безрезультатности реалистических интерпретаций квантовой теории, в том числе теоремы Белла, Кочен-Спекера и недавних доказательств реальности квантового состояния. Они говорят, что любая интерпретация, которая вписывается в стандартную структуру реалистических интерпретаций, должна обладать функциями, которые я считаю нежелательными. Поэтому единственными вариантами, похоже, является отказ от реализма или выйти за пределы стандартной реалистической структуры. Отказ от реализма довольно популярен, но я думаю, что это лишает науку большей части ее объяснительной силы, и поэтому лучше найти реальные системы отсчета, где это возможно. Другой вариант – исследовать более экзотические реалистические возможности, которые включают в себя ретрокаузальность, релятивизм и многомерность. Насчет многомерности, она не была исследована, поэтому я думаю, что стоит изучить ее более подробно. Я лично не склонен считать ретрокаузальность выше других теорий, но, мы можем сформулировать ее и строго исследовать, и я думаю, что это должно быть сделано для нескольких более экзотических возможностей.Мэтью С. Лейфер из Университета Чепмен.

В своей статье Лейфер и Пусей Также переформулируют обычную идею временной симметрии в физике, основанную на обратном физическом процессе, заменяя t на -t в уравнениях движения. Физики развивают более сильную концепцию временной симметрии, в которой реверсирование процесса не только возможно, но и вероятность возникновения одинакова, идет ли процесс вперед или назад. Основным результатом физиков является то, что квантовая теория, которая предполагает, что подобная временная симметрия и ретрокаузальность противоречат друг-другу. Ученые описывают эксперимент, иллюстрирующий это противоречие, в котором предположение о временной симметрии требует, чтобы прямые и обратные процессы имели одинаковую вероятность, но предположение об отсутствии ретрокаузальности требует, чтобы они были разными. Поэтому в конечном итоге все сводится к выбору того, следует ли сохранять временную симметрию или ратовать за отсутствие ретрокаузальности, поскольку аргумент Лейфера и Пьюзи показывает, что их одновременное существование невозможжно. Поскольку временная симметрия оказывается фундаментальной физической симметрией, они утверждают, что имеет смысл учитывать ретрокаузальность. Это позволит устранить необходимость в действии на расстоянии в тестах Белла, и все же будет возможно объяснить, почему использование ретрокаузальности для отправки информации запрещено. Довод за учет ретрокаузальности кажется мне более сильным по следующим причинам: — сказал Лейфер.

Во-первых, наличие ретрокаузальности потенциально позволяет нам решать проблемы, возникающие в результате других теорем т. е. позволяет нам использовать те же корреляции Белла без действия на расстоянии. Поэтому, хотя нам еще нужно объяснить, почему нет сигналов в прошлом, кажется, что мы можем объединить несколько головоломок в одну. Во-вторых, мы знаем, что существование стрелы времени должно учитывать законы термодинамики. Ведь это особенность граничных условий Вселенной. Поскольку способность посылать сигналы только в будущее, а не в прошлое, является частью определения стрелки времени, мне кажется вероятным, что неспособность сигнализировать в прошлое в ретрокаузальной вселенной также может исходить из специальных условий и не должна быть законом физики. Таким образом, временная симметрия кажется менее вероятной (фактически, мы обычно используем термодинамику для объяснения асимметрии времени, которую мы наблюдаем в природе, и которая возникает из временных симметричных законов, а не наоборот). Кроме того, идею ретрокаузальности трудно принять, потому что мы не наблюдаем ее где-либо еще. То же самое относится к действию на расстоянии. В любом случае физики не хотят объяснять, почему одно из этих свойств возникает только в определенных ситуациях, которые далеки от наших повседневных наблюдений.

В любом случае, мы можем обратить время вспять на квантовом уровне. Нам осталось лишь найти механизм, что позволит совершить это.

Филипп Дончев