Probablemente hayas oído hablar del gato de Schrödinger, el desafortunado felino en una caja que está simultáneamente viva y muerta hasta que la caja se abre para revelar su estado real. Bueno, ahora concéntrese en el tiempo de Schrödinger, una situación en la que un evento puede ser simultáneamente la causa y el efecto de otro evento.
Tal escenario puede ser inevitable en cualquier teoría de la gravedad cuántica, un área de física aún turbia que busca combinar la teoría de la relatividad general de Albert Einstein con el funcionamiento de la mecánica cuántica. En un nuevo artículo, los científicos crean una mezcla de los dos al imaginar naves espaciales cerca de un enorme planeta cuya masa ralentiza el tiempo. Concluyen que las naves espaciales podrían encontrarse en un estado en el que se invierte la causalidad: un evento podría terminar causando otro evento que sucedió antes.
"Uno puede idear este tipo de escenario donde el orden temporal o la causa y el efecto están en superposición de revertirse o no revertirse", dijo el coautor del estudio, Igor Pikovski, físico del Centro de Ciencia e Ingeniería Cuántica del Instituto de Tecnología Stevens en New Jersey. "Esto es algo que esperamos que tenga lugar una vez que tengamos una teoría completa de la gravedad cuántica".
Tiempo cuántico
El famoso experimento de pensamiento del gato de Schrödinger le pide al espectador que imagine una caja que contiene un gato y una partícula radiactiva, que, una vez descompuesta, matará al desafortunado felino. Según el principio de superposición cuántica, la supervivencia o muerte del gato es igualmente probable hasta que se mide, por lo que hasta que se abre la caja, el gato está vivo y muerto al mismo tiempo. En mecánica cuántica, la superposición significa que una partícula puede existir en múltiples estados al mismo tiempo, al igual que el gato de Schrödinger.
El nuevo experimento mental, publicado el 21 de agosto en la revista Nature Communications, combina el principio de superposición cuántica con la teoría de la relatividad general de Einstein. La relatividad general dice que la masa de un objeto gigante puede ralentizar el tiempo. Esto está bien establecido como verdadero y medible, dijo Pikovski; un astronauta que orbita la Tierra experimentará el tiempo solo un poco más rápido que su gemelo en el planeta. (Esta es también la razón por la cual caer en un agujero negro sería una experiencia muy gradual).
Por lo tanto, si una nave espacial futurista estuviera cerca de un planeta masivo, su tripulación experimentaría el tiempo un poco más lento que las personas en una nave espacial estacionada más lejos. Ahora, agrega un poco de mecánica cuántica, y puedes imaginar una situación en la que ese planeta se superpone simultáneamente cerca y lejos de las dos naves espaciales.
El tiempo se pone raro
En este escenario superpuesto de dos barcos que experimentan tiempo en diferentes líneas de tiempo, la causa y el efecto podrían volverse inestables. Por ejemplo, digamos que se les pide a los barcos que realicen una misión de entrenamiento en la que se disparan unos a otros y esquivan el fuego del otro, sabiendo muy bien el momento en que los misiles se lanzarán e interceptarán sus posiciones. Si no hay un planeta masivo cerca jugando con el flujo del tiempo, este es un ejercicio simple. Por otro lado, si ese planeta masivo estuviera presente y el capitán de la nave no tuviera en cuenta la disminución del tiempo, la tripulación podría esquivar demasiado tarde y ser destruida.
Con el planeta en superposición, simultáneamente cerca y lejos, sería imposible saber si las naves esquivarían demasiado tarde y se destruirían entre sí o si se moverían a un lado y sobrevivirían. Además, la causa y el efecto podrían revertirse, dijo Pikovski. Imagine dos eventos, A y B, que están causalmente relacionados.
"A y B pueden influenciarse entre sí, pero en un caso A está antes que B, mientras que en el otro caso B está antes que A" en un estado de superposición, dijo Pikovski. Eso significa que tanto A como B son simultáneamente causa y efecto el uno del otro. Afortunadamente para las tripulaciones probablemente confundidas de estas naves espaciales imaginarias, dijo Pikovski, tendrían una forma matemática de analizar las transmisiones de los demás para confirmar que estaban en un estado superpuesto.
Obviamente, en la vida real, los planetas no se mueven alrededor de la galaxia de ninguna manera. Pero el experimento mental podría tener implicaciones prácticas para la computación cuántica, incluso sin desarrollar una teoría completa de la gravedad cuántica, dijo Pikovski. Mediante el uso de superposiciones en los cálculos, un sistema de computación cuántica podría evaluar simultáneamente un proceso como causa y como efecto.
"Las computadoras cuánticas pueden usar esto para una computación más eficiente", dijo.
