Koncept cestování v čase je již dlouho klasikou sci-fi, ale v oblasti teoretické fyziky je to víc než jen spiknutí. Nedávný výzkum ukazuje, že kdybychom mohli posílat zprávy do minulosti, mohly by být ještě spolehlivější než zprávy odeslané do budoucnosti – i když kvalita komunikace je špatná.
Fyzika časových smyček
Podle Einsteinovy obecné teorie relativity se tkanina reality – časoprostor – může ohýbat a deformovat. Jedním z teoretických řešení těchto rovnic je Closed Timelike Curve (CTC). CTC je v podstatě smyčka v časoprostoru, která umožňuje objektu cestovat do budoucnosti a poté se vrátit do své vlastní minulosti.
Přestože vytvoření CTC v kosmickém měřítku by vyžadovalo astronomické množství energie, fyzici hledají řešení v kvantovém světě. Zejména studují kvantové zapletení, ve kterém dvě částice zůstávají spojené tak, že stav jedné okamžitě ovlivňuje druhou, bez ohledu na vzdálenost. Někteří teoretici předpokládají, že tato okamžitá komunikace může být formou informace přenášené zpět v čase.
Průlom v oblasti „hlučných kanálů“
V roce 2010 výzkumník MIT Seth Lloyd a jeho tým úspěšně použili fotony k simulaci kvantového CTC, čímž v podstatě poslali částici o několik nanosekund do minulosti. Hlavní překážkou jakéhokoli komunikačního systému je však šum – rušení, které zkresluje signál, podobně jako statický náboj na telefonní lince.
V nové studii Lloyd a jeho kolegové použili teorii informace ke studiu toho, co se stane, když se komunikační kanál cestování časem stane hlučným a nespolehlivým. Jejich závěry se ukázaly být paradoxní:
- Konvenční zasílání zpráv: Ve standardní časové ose pohybující se vpřed hluk rychle ničí srozumitelnost zprávy.
- Zpětné předávání zpráv: Zpráva odeslaná přes “hlučný” CTC ve skutečnosti funguje lépe než standardní zpráva odeslaná přes přesně stejný hlučný dopředný kanál.
Proč je minulost spolehlivější
Tajemství tohoto fenoménu spočívá v konceptu zpětné vazby a paměti.
Pro ilustraci toho vědci odkázali na vyvrcholení filmu Interstellar, kde postava posílá zprávy zpět v čase tím, že manipuluje s pohybem ručiček hodin. Z matematického hlediska má „odesílatel“ v budoucnu jasnou výhodu: už zná výsledek.
„Otec si pamatuje, jak jeho dcera rozluštila jeho budoucí zprávu, takže si může dát pokyny, jak nejlépe zakódovat informace,“ vysvětluje výzkumník Kaiyuan Ji.
Protože odesílatel má paměť na to, jak byla zpráva v minulosti přijata, může upravit svou strategii kódování tak, aby kompenzovala šum. Vznikne tak samoopravná smyčka, kterou standardní lineární zapojení postrádá.
Od sci-fi k aplikované vědě
Přestože jsme stále nekonečně daleko od vytvoření fyzického stroje času, důsledky tohoto výzkumu sahají daleko za sci-fi. Práce poskytuje nový způsob pochopení toho, jak mohou různé typy zpětné vazby optimalizovat komunikační protokoly.
I když je cestování „skutečným“ časem nemožné, matematický model vyvinutý v této studii lze aplikovat na skutečně hlučné kanály. Studiem chování informací v těchto teoretických smyčkách budou vědci schopni najít efektivnější způsoby přenosu dat prostřednictvím konvenčních lineárních sítí.
Závěr: Zatímco fyzické cestování časem zůstává teoreticky nemožné, studie hlučných časových smyček ukazuje, že použití informací z budoucnosti k opravě chyb z minulosti by mohlo zásadně změnit naše chápání toho, jak spolehlivě přenášet data.
