Μια ερευνητική ομάδα περιέγραψε τον πρακτικό μηχανισμό πίσω από μια από τις πιο τολμηρές ιδέες του sci-fi έπους Interstellar.
Στην ταινία, παράξενα μοτίβα εμφανίζονται στη σκόνη στο πάτωμα του δωματίου της μικρής Murph Cooper μετά από μια αμμοθύελλα. Η Murph πιστεύει ότι φταίει ένα «φάντασμα», αλλά ο πατέρας της, ο πρώην πιλότος της NASA Joseph “Coop” Cooper (Matthew McConaughey), αναγνωρίζει στα μοτίβα μια βαρυτική ανωμαλία που κωδικοποιεί δυαδικές συντεταγμένες. Χρόνια αργότερα, αφού ο Coop ταξιδεύει μέσα από μια σκουληκότρυπα, βρίσκεται σε ένα τεσσέρακτο—έναν χωροχρόνο υψηλότερης διάστασης που έχουν κατασκευάσει όντα του μέλλοντος—όπου μπορεί να χειρίζεται τη βαρύτητα διαχρονικά. Από εκεί, στέλνει μηνύματα πίσω στον χρόνο στη Murph, προκαλώντας τις ίδιες βαρυτικές ανωμαλίες που είχαν παρατηρήσει μαζί.
Λόγω της διαστολής του χρόνου, όπου ο χρόνος επιβραδύνεται για ένα αντικείμενο που κινείται με τεράστιες ταχύτητες, στη Γη πέρασαν χρόνια ενώ για τον Coop κύλησαν μόνο ώρες. Μέσα στο τεσσέρακτο μπόρεσε να στείλει μηνύματα διαμέσου του χρόνου στην κόρη του—αποδείχθηκε ότι εκείνος ήταν το «φάντασμα» πίσω από τη βαρυτική ανωμαλία. Ως κινηματογραφική ιδέα λειτουργεί υπέροχα—αλλά η αποστολή μηνύματος προς τα πίσω στον χρόνο ίσως δεν είναι τόσο απίθανη όσο φαίνεται. Σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα στην κβαντική φυσική, μπορεί πράγματι να είναι εφικτή.
Οι χρονοβρόχοι ίσως προσφέρουν έναν μηχανισμό για να σταλούν μηνύματα στο παρελθόν, όπως έκανε ο Cooper στο Interstellar. Η γενική σχετικότητα επιτρέπει την ύπαρξη κλειστής χρονικής καμπύλης (closed timelike curve, CTC), όταν η τροχιά ενός αντικειμένου στον χωροχρόνο το φέρνει στο μέλλον και μετά πίσω στο παρελθόν. Ένας άλλος πιθανός μηχανισμός είναι η κβαντική διαπλοκή: αν ο Cooper και η Murph ήταν κβαντικά διαπλεγμένοι, θα μπορούσαν να μοιράζονται πληροφορίες προς τα πίσω στον χρόνο. Τα διαπλεγμένα σωματίδια είναι πάντα ευαίσθητα στην κατάσταση το ένα του άλλου, οπότε ακόμη κι αν το ένα εκτοξευτεί τόσο μακριά και τόσο γρήγορα ώστε να «καταλήξει» στο μέλλον, εξακολουθεί να μεταδίδει πληροφορίες σε αυτό που έμεινε πίσω, στο παρελθόν.
Μάλιστα, ορισμένοι φυσικοί έχουν προτείνει ότι η υπερευαισθησία μεταξύ διαπλεγμένων σωματιδίων ίσως οφείλεται στο ότι αυτό που βρίσκεται στο μέλλον στέλνει μηνύματα πίσω στον χρόνο. Πρόσφατα, ο Seth Lloyd και συνεργάτες του στο Massachusetts Institute of Technology θέλησαν να φέρουν αυτή την, εκ πρώτης όψεως, επιστημονικής φαντασίας ιδέα πιο κοντά στην πράξη. Η κάμψη του χωροχρόνου για την κατασκευή πραγματικής CTC θα απαιτούσε σχεδόν αδιανόητη ενέργεια, όμως ο Lloyd είχε ήδη καταφέρει να χρησιμοποιήσει κβαντικά διαπλεγμένα φωτόνια για να προσομοιώσει μια CTC, στέλνοντας το ένα μερικά νανοδευτερόλεπτα πίσω στον χρόνο. Τώρα, εμπνευσμένοι από το Interstellar, ήθελαν να δουν αν η αποστολή μηνυμάτων προς τα πίσω είναι επίσης εφικτή.
Όσο αντιδιαισθητικό κι αν ακούγεται, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι σε ένα κανάλι τύπου CTC γεμάτο «θόρυβο»—δηλαδή το κβαντομηχανικό αντίστοιχο του παράσιτου σε μια τηλεφωνική γραμμή—είναι στην πραγματικότητα ευκολότερο να μεταδοθεί μήνυμα στο παρελθόν παρά στο μέλλον.
«Access to a noiseless CTC of one kind or the other has been shown to unleash stunning information-processing power», ανέφεραν σε μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Physical Review Letters, προσθέτοντας ότι ένα κανάλι τύπου CTC «[can be] represented by a quantum channel, in the sense that information traveling through the noisy [channel] effectively evolves as if passing through the channel, except for ending up in the past».
Μηνύματα που ταξιδεύουν μέσα από ένα αθόρυβο κανάλι CTC «τηλεμεταφέρονται» στο παρελθόν, εφόσον δεν απαιτούνται άλλες ενέργειες για να ολοκληρωθεί η μετάδοση. Είναι ακριβώς επειδή το κανάλι είναι αθόρυβο που οι εκδοχές του χρονοβρόχου στο παρελθόν και στο μέλλον είναι ίδιες. Σε έναν θορυβώδη χρονοβρόχο, όμως, ένα μήνυμα από το μέλλον στέλνεται στο παρελθόν μέσω καναλιού του οποίου ο θόρυβος επηρεάζει το ταξίδι του. Οι ερευνητές βλέπουν το κανάλι επικοινωνίας μεταξύ του Cooper και της κόρης του ως «some noisy mechanism» που αντιβαίνει στη συνήθη ροή του χρόνου από το παρελθόν προς το μέλλον. Το πραγματικά απρόσμενο είναι ότι αυτό αποδεικνύεται αποδοτικότερο από τη χρήση ενός εξίσου θορυβώδους καναλιού για επικοινωνία προς τα εμπρός στον χρόνο.
Η διαφορά ανάμεσα στην αποστολή μηνύματος προς τα εμπρός και προς τα πίσω στον χρόνο καταλήγει στη μνήμη του Cooper για γεγονότα που περιλαμβάνουν την αποκωδικοποίηση των μηνυμάτων από τη Murph, καθώς αυτό συμβαίνει τεχνικά στο δικό του παρελθόν. Μπόρεσε να επικοινωνήσει μαζί της επειδή θυμόταν πώς εκείνη είχε αποκωδικοποιήσει τα μηνύματα. Έτσι, όταν τα έστελνε, τα έγραφε όπως τα ανακαλούσε, ώστε να μπορέσει να τα μεταφράσει. Το μόνο στοιχείο που παραβιάζει τη συνήθη χρονολογική σειρά σε αυτή τη διάταξη είναι ο χρονοβρόχος. Διαφορετικά, αν ο Cooper δεν μπορούσε να συμβουλευτεί τη μνήμη του, δεν θα υπήρχε διαφορά από επικοινωνία που ταξιδεύει από το παρελθόν προς το μέλλον. Η ομάδα σχεδιάζει να προσομοιώσει αυτή τη ρύθμιση με φωτόνια για να δει πώς συμπεριφέρονται σε έναν θορυβώδη χρονοβρόχο.
«The existence of CTCs could lead to perplexing consequences such as violation of causality and escape from a black hole», σημείωσαν.
Η απόδραση από τη συντριπτική βαρύτητα του τεσσέρακτου, όπως επιδιώκει ο Coop στο Interstellar, είναι ένα εντελώς διαφορετικό πρόβλημα.
