Zeitreisen mit Licht simulieren

Ein grüner Laser, der durch Glas reflektiert wird. Bildnachweis: Astroshots42 auf Flickr / One Universe at a Time.

Ein grüner Laser, der durch Glas reflektiert wird. Bildnachweis: Astroshots42 auf Flickr/Ein Universum nach dem anderen.


Während die Idee der Zeitreise Anlass zu Diskussionen über Themen gibt, die vonScience-FictionzuEthik, gibt uns das Verständnis der möglichen Auswirkungen von Zeitreisen ein besseres Verständnis der Grundlagen der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantentheorie. Die meisten Arbeiten in diesem Bereich haben sich auf die theoretischen Aspekte von Zeitreisen konzentriert, aber es gibt auch Versuche, die Auswirkungen von Zeitreisen experimentell zu simulieren.

In der Physik ist eine Zeitmaschine als a . bekanntgeschlossene Zeitkurve(CTC). Im Grunde macht ein Objekt eine Schleife durch die Raumzeit, um mit seinem vergangenen Selbst zu interagieren. In einemaktuelle Arbeit in Nature . veröffentlicht, simulierte ein Team die mögliche Wirkung einer Zeitmaschine mit polarisiertem Licht. Da sie keinen Lichtstrahl in der Zeit zurückreisen konnten, verwendeten sie zwei separate Lichtstrahlen, wobei ein Strahl einen früheren Zustand des anderen widerspiegelte. Ihr Fokus lag darauf, zu untersuchen, wie Quantencomputer von einem CTC beeinflusst werden könnten.


Der DWave-Chip wird als Quantencomputer beworben. Bildnachweis: DWave / Ein Universum nach dem anderen

Der DWave-Chip wird als Quantencomputer beworben. Bildnachweis: DWave /Ein Universum nach dem anderen

Quantencomputer nutzen die unscharfen Aspekte der Quantenmechanik, um Berechnungen durchzuführen. Anstelle von diskreten Bits von Nullen und Einsen verwendet ein Quantencomputer Quantenzustände oder q-Bits. Die Herausforderungen des Quantencomputings sind riesig, aber sie haben das Potenzial, einige unglaublich schwierige Berechnungen relativ einfach durchzuführen. In den frühen 1990er Jahren demonstrierte David Deutsch, dass Quantencomputer Rechenprobleme lösen könnten, die als PSPACE-vollständig bekannt sind, wenn ein CTC auf Quantenebene selbstkonsistent ist. Mit anderen Worten, es wäre der Supercomputer aller Supercomputer.

Deutschs Modell ist umstritten, weil es auf einer Interpretation der Quantenmechanik beruht, die auf „parallele Universen“ zurückgreift. Und ohne Echtzeitmaschine lassen sich seine Ideen nicht beweisen. Für diese simulierte Zeitmaschine optimierte das Team die Zustände ihrer Lichtstrahlen, um zu sehen, welche Ergebnisse sie erzielen konnten. Sie fanden heraus, dass die Ergebnisse in sich konsistent waren, wie Deutsch vorgeschlagen, und sie stimmten auch vollständig mit der Relativität überein. Dies bedeutet nicht, dass Deutsch Recht hat, aber wenn Deutsch Recht hat, würden die Effekte so wirken, wie er behauptet. Es gibt andere Quantenmodelle, die ebenfalls Zeitreise-Paradoxien verhindern, aber den Bau eines Super-Duper-Supercomputers nicht zulassen würden.

Die Ergebnisse dieser Arbeit sind nicht besonders überraschend, aber sie zeigen hervorragend, wie subtil und raffiniert optische Experimente sein können. Und bis jemand in der Lage ist, eine Echtzeitmaschine zu bauen, sind simulierte Zeitmaschinen wie diese die einzige Möglichkeit, Zeitreisen experimentell zu untersuchen.




Aufsatz: Martin Ringbauer, et al. Experimentelle Simulation geschlossener zeitähnlicher Kurven. Nature Communications 5, Artikelnummer: 4145 (2014)

Fazit: Die meisten Arbeiten zu Zeitreisen haben sich auf ihre theoretischen Aspekte konzentriert, aber es gibt auch Versuche, die Auswirkungen von Zeitreisen experimentell zu simulieren. Dieser Artikel von Brian Koberlein – ursprünglich veröffentlicht inForbesund auch auf Brians Blog zu sehenEin Universum nach dem anderen– beschreibt eine aktuelle Studie. Nachdruck mit Genehmigung.