Вдъхновени от научнофантастичния шедьовър „Интерстелар“ (Interstellar), екип от изследователи успя да установи — поне на хипотетично ниво — как бихме могли да изпращаме съобщения в миналото. В основата на това проучване стои отговорът на въпроса как главният герой на филма успява да комуникира с дъщеря си назад във времето. Учените излагат хипотезата, че неговият спомен за миналото всъщност представлява видение за нейното бъдеще. Изненадващото откритие тук е, че извличането на спомени от нечие чуждо бъдеще и изпращането на информация въз основа на тях през „шумна“ времева примка се оказва по-ефективно, отколкото изпращането на съобщения в бъдещето.

От големия екран до квантовата лаборатория

В епичната история на „Интерстелар“ малката Мърф Купър забелязва странни форми в праха на пода в спалнята си след силна пясъчна буря. Докато тя вярва, че за това е отговорен призрак, нейният баща — бившият пилот от НАСА Джоузеф „Куп“ Купър (в ролята Матю Макконъхи) — разпознава в тези шарки гравитационна аномалия, кодираща двоични координати.

Години по-късно, след като преминава през червеева дупка, Куп се озовава в тесеракт — пространство от по-високо измерение, конструирано от същества от бъдещето, където той може да манипулира гравитацията през времето. Именно оттам той изпраща съобщения назад във времето до Мърф, създавайки същите гравитационни аномалии, които двамата са наблюдавали заедно в нейното детство.

Поради ефекта на времевата дилатация, при която времето се забавя за обекти, движещи се с изключително висока скорост, на Земята изтичат десетилетия, докато за Куп минават само часове. От вътрешността на тесеракта той успява да изпрати съобщения през времето до дъщеря си, разкривайки, че именно той е бил „призракът“ зад гравитационната аномалия през цялото време. Макар това да звучи като чиста художествена измислица, съвременните изследвания в областта на квантовата физика показват, че изпращането на съобщение назад във времето може би не е толкова невероятно, колкото изглежда.

Механизми на времевото пътуване

Времевите примки могат да осигурят механизма за изпращане на съобщения в миналото, подобно на стореното от Купър. Общата теория на относителността допуска съществуването на затворена времеподобна крива (CTC). Тя възниква, когато траекторията на даден обект през пространство-времето го отвежда в бъдещето и след това го връща обратно в миналото.

Друг възможен механизъм е квантовото заплитане. Ако Купър и Мърф бяха квантово заплетени, те биха могли да споделят информация назад във времето. Частиците, които са квантово заплетени, винаги са чувствителни към състоянието на другата, дори ако едната бъде изстреляна през пространството толкова далеч и бързо, че се озове в бъдещето. Тя все още ще предава информация на онази, останала в миналото.

Някои физици дори предполагат, че свръхчувствителността между заплетените частици всъщност произтича от това, че частицата в бъдещето изпраща съобщения обратно във времето. Наскоро Сет Лойд и негови колеги от Масачузетския технологичен институт (MIT) решиха да превърнат тази концепция в реалност. Въпреки че огъването на пространство-времето за изграждане на истинска CTC би изисквало почти невъобразимо количество енергия, Лойд вече бе успял да използва квантово заплетени фотони, за да симулира CTC, изпращайки един от тях няколко наносекунди назад във времето. Сега, вдъхновени от „Интерстелар“, те решиха да проверят дали изпращането на цели съобщения назад е реална опция.

Ефективността на „шумните“ времеви примки

Макар да звучи нелогично, изследователите откриват, че за канал, подобен на CTC, който е пълен с „шум“ (квантово-механичната версия на телефонните смущения), всъщност е по-лесно да се предаде съобщение към миналото, отколкото към бъдещето.

В проучване, публикувано наскоро в Physical Review Letters, те заявяват: „Достъпът до безшумна CTC от един или друг вид показва, че тя може да освободи зашеметяваща сила за обработка на информация“. Те добавят, че канал, подобен на CTC, може да бъде представен като квантов канал, в който информацията, пътуваща през шумна среда, ефективно еволюира така, сякаш преминава през канала, с изключение на това, че завършва в миналото.

Съобщенията, пътуващи през безшумен CTC канал, се телепортират в миналото, стига да не са необходими други действия за завършване на предаването. Тъй като каналът е безшумен, версиите на времевата примка в миналото и бъдещето са идентични. Но в „шумна“ времева примка съобщението от бъдещето се изпраща към миналото през канал, чийто шум влияе на неговото пътуване. Изследователите разглеждат комуникационния канал между Купър и дъщеря му като такъв „шумен механизъм“, който се противопоставя на обичайното преминаване на времето. Изненадващото е, че това е по-ефективно от използването на канал със същия шум за комуникация към бъдещето.

Парадоксът на спомена

Разликата между изпращането на съобщение напред и назад във времето се свежда до това, че Купър помни минали събития, които включват дешифрирането на съобщенията от страна на Мърф, тъй като това технически се случва в неговото минало. Той успява да се свърже с нея, защото си спомня как тя дешифрира съобщенията. Така, когато изпраща тези съобщения, той ги пише точно така, както си ги спомня, за да може тя да ги преведе.

Единственото нещо, което нарушава обичайния хронологичен ред в тази подредба, е самата времева примка. В противен случай, ако Купър по някакъв начин не можеше да се консултира със спомените си, комуникацията не би се различавала от тази, която пътува от миналото към бъдещето. Екипът планира да моделира тази постановка с фотони, за да наблюдава как се държат те в шумна времева примка.

„Съществуването на затворени времеподобни криви (CTC) може да доведе до стряскащи последици, като нарушаване на причинно-следствената връзка и бягство от черна дупка“, споделят учените. Избягването на огромната гравитация на тесеракта, към което се стреми Куп в „Интерстелар“, обаче би било съвсем различен и далеч по-сложен проблем.