Der deutsche Mathematiker Kurt Gödel, der 1949 die von Einstein erhaltenen Gleichungen des Gravitationsfeldes gelöst hatte, bewies theoretisch die Möglichkeit einer Zeitreise. Fast siebzig Jahre später haben amerikanische und kanadische Wissenschaftler ein mathematisches Modell dafür erstellt. Und im vergangenen Frühjahr gab der Quantencomputer einen Sekundenbruchteil zurück.
Neue Dimension - neue Möglichkeiten
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts begannen die Physiker, die Zeit zusammen mit den drei bereits bekannten als eine gleiche Dimension zu betrachten: auf und ab, rechts und links und hin und her. Infolgedessen erschien in der Wissenschaft ein Konzept des Raum-Zeit-Kontinuums und es wurde eine andere Sicht auf die Naturgesetze gebildet - die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie (SRT und GRT). SRT berücksichtigte nur gerade und sich gleichmäßig bewegende Objekte, GRT - Situationen, in denen Körper beschleunigt oder zur Seite gedreht wurden.
Für die allgemeine Relativitätstheorie leitete Einstein 1915 zusammen mit dem deutschen Mathematiker Hilbert ein Gleichungssystem für das Gravitationsfeld ab, das Raum-Zeit mit den Eigenschaften der Materie verbindet, die es füllt. Dreißig Jahre später löste Gödel diese Gleichungen, indem er Materie als gleichmäßig verteilte rotierende Staubpartikel darstellte. Als er vorschlug, Galaxien als diese Teilchen zu betrachten, erhielt er ein Modell eines rotierenden Universums.
Darin ist Licht an Rotationsbewegungen beteiligt, was bedeutet, dass sich Objekte entlang von Trajektorien bewegen können, die nicht nur räumlich, sondern auch zeitlich geschlossen sind. Mit anderen Worten, wenn Sie durch das Universum reisen, können Sie in die Vergangenheit zurückkehren. Die Wahrscheinlichkeit der Existenz solcher Trajektorien (sie werden geschlossene zeitliche Kurven genannt) wird durch andere Versionen von Lösungen der Gravitationsfeldgleichungen bestimmt - den 1974 erhaltenen "Tipler-Zylinder" und "passierbare Wurmlöcher".
Durch Raum und Zeit
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Der britische Physiker Roger Penrose ging davon aus, dass geschlossene zeitliche Kurven den Ereignishorizont überschreiten müssen - eine imaginäre Grenze in der Raumzeit. Auf der einen Seite der Grenze gibt es Raum-Zeit-Punkte, über die etwas gelernt werden kann, auf der anderen Seite ist nichts bekannt. Die Person befindet sich außerhalb dieses Ereignishorizonts. Daher kann er die Verletzung des Kausalitätsprinzips in geschlossenen zeitlichen Kurven nicht bemerken.
Laut Stephen Hawking muss ein Versuch, solche Kurven zu erstellen, notwendigerweise mit einem Schwarzen Loch enden. Infolgedessen stellt sich für den Betrachter heraus, dass eine nackte Singularität - ein Punkt, an dem eine unendlich entfernte Zukunft oder Vergangenheit sichtbar ist - durch die Ereignisse der Schwarzen Löcher geschlossen wird. Selbst wenn eine Person an diesen Punkt gelangt, kann sie niemandem davon erzählen. Um dies zu tun, müssen Sie aus dem Schwarzen Loch herauskommen, was völlig ausgeschlossen ist.
Wissenschaftler haben jedoch einen theoretischen Weg gefunden, um diese Einschränkungen zu umgehen. Amerikanische und kanadische Physiker haben ein mathematisches Modell einer Zeitmaschine entwickelt, mit dem Sie sich mit überluminaler Geschwindigkeit entlang geschlossener zeitähnlicher Kurven bewegen können. Darüber hinaus ist es auf der Suche nach diesen Kurven nicht erforderlich, in schwarze Löcher zu gelangen, so die Autoren der Arbeitsnotiz.
Die Richtung der Zeit auf der Oberfläche der Raumzeit sieht aus wie eine Krümmung, die sich bei Annäherung an ein Schwarzes Loch verstärkt - es gibt Hinweise darauf, dass sich die Zeit in ihrer unmittelbaren Umgebung verlangsamt. Wissenschaftler haben die Möglichkeit einer kreisförmigen Krümmung für Passagiere in einer Zeitmaschine außerhalb des Schwarzen Lochs beschrieben. Dieser Kreis schickt sie in die Vergangenheit.
Die Zeitmaschine selbst ist eine Blase. Menschen, die sich darin befinden, bewegen sich entlang der resultierenden geschlossenen Kurve in die Vergangenheit und Zukunft und kehren dann zu ihrem Ausgangspunkt zurück. Gleichzeitig sieht ein externer Beobachter zwei Versionen von Passagieren: Zum einen fließt die Zeit normal und zum anderen in die entgegengesetzte Richtung.
Eine solche Zeitmaschine ist zwar immer noch ein rein spekulatives Konstrukt. Das Material, aus dem es hergestellt werden könnte, wurde noch nicht erfunden.
Vor einem Sekundenbruchteil
Im März dieses Jahres haben Wissenschaftler aus Russland, den USA und der Schweiz gezeigt, dass Zeitreisen in der Praxis möglich sind, jedoch nur auf Quantenebene. Sie haben einen solchen Zustand des Systems geschaffen, der sich selbst in die entgegengesetzte Richtung entwickelt hat - vom Chaos zur Ordnung, das heißt, er hat gegen den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verstoßen, der besagt, dass das Chaos des Universums (wissenschaftlich gesehen Entropie) im Laufe der Zeit stetig wächst, was bedeutet, dass sich die Zeit nur in einem bewegt Richtung: von der Vergangenheit in die Zukunft.
Erstens haben Physiker theoretisch gezeigt, dass ein Elektron im leeren Raum sich spontan in die Vergangenheit bewegen kann, dh in den Zustand zurückkehrt, in dem es vor wenigen Augenblicken war. Ein solches Ereignis kann jedoch nach Berechnungen während der gesamten Existenz des Universums nur einmal auftreten. In diesem Fall können nur 0,06 Nanosekunden zurückgehen.
Dann versuchten sie, diese Operation in einem Experiment mit einem Cloud-Quantencomputer durchzuführen. In einem Fall wurden zwei kombiniert, in dem anderen drei Qubits - elementare Rechenmodule und Speicherzellen von Quantenmaschinen. Wir füllten sie mit einer Reihe von Zahlen und begannen, den Inhalt so zu manipulieren, dass das Chaos in diesem Quantensystem schnell zunahm. Als die Entropie ein bestimmtes Niveau erreichte, übernahm ein anderes Programm die Kontrolle über die Qubits und übertrug sie in einen solchen Zustand, dass die weitere Entwicklung eher in Richtung Ordnung als in Richtung Chaos ging. Infolgedessen befanden sich die Qubits vorübergehend in ihrem ursprünglichen Zustand. Mit anderen Worten, sie kehrten in die Vergangenheit zurück.
Dieser Trick war jedoch nicht immer erfolgreich: In etwa 80 Prozent der Fälle mit zwei Qubits und nur in der Hälfte mit drei. Laut den Autoren der Studie sind Fehler mit Fehlern im Betrieb des Quantencomputers selbst verbunden und nicht mit ungeklärten Gründen. Dies bedeutet, dass effizientere Algorithmen für Reisen in die Vergangenheit erstellt werden können.
Alfiya Enikeeva
