As partículas parecem viajar no tempo - Ciência Surpreendente | Junho 2021
Os pesquisadores enviaram com sucesso uma partícula elementar simulada de volta no tempo
Porém, não comece a investir em capacitores de fluxo ainda.
Fonte da foto: Geralt / Pixabay
A segunda lei da termodinâmica afirma que a ordem sempre leva à desordem, que experimentamos como uma flecha do tempo.
Os cientistas usaram um computador quântico para mostrar que a viagem no tempo é teoricamente possível revertendo uma partícula simulada de um estado entrópico para um mais ordenado.
Embora a teoria geral da relatividade de Einstein permita viagens no tempo, os meios para alcançá-la permanecem improváveis ​​na natureza.
Em 1895, H.G. Wells publicou A máquina do tempo , uma história sobre um inventor que constrói um dispositivo que viaja por uma quarta dimensão temporal. Antes da novela de Wells, a viagem no tempo existia no reino da fantasia. Requeria um deus, um sono encantado ou um bater na cabeça para retirar. Depois de Wells, a viagem no tempo se popularizou como um fenômeno potencialmente científico.
Então, as equações de Einstein nos levaram ao reino quântico e lá uma visão mais matizada do tempo. Nada menos do que o lógico matemático Kurt Gödel descobriu que as equações de Einstein permitiam viagens no tempo ao passado. O problema? Nenhum dos métodos propostos de viagem no tempo foi prático ' em bases físicas . '
Então, 'Por que se limitar a bases físicas?' perguntou cientistas do Laboratório Nacional de Argonne, do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou e do ETH Zurich antes de enviarem uma partícula elementar simulada de volta no tempo.
Aviso justo: seus resultados são tentadores, mas acabarão desanimando a qualquer momento os senhores em treinamento.
A grande fuga quântica
Uma câmara de mistura de computador quântico (Foto: IBM Research / Flickr)
Muitas das leis da física vêem o futuro e o passado como uma diferença sem distinção. Não é assim com o segunda lei da termodinâmica , que afirma que um sistema fechado sempre se move da ordem para a desordem (ou entropia). Misture um ovo para fazer sua omelete, por exemplo, e você acrescentou um monte de desordem ao sistema fechado que era o ovo inicial.
Isso leva a uma consequência importante da segunda lei: a flecha do tempo. Um processo que gera entropia - como bater o ovo - será irreversível, a menos que você insira mais energia. É por isso que uma omelete não se transforma em ovo ou por que as bolas de bilhar não transformam espontaneamente um triângulo após o intervalo. Como uma flecha lançada, a entropia se move em uma única direção e testemunhamos o efeito com o tempo.
Estamos presos pela segunda lei da termodinâmica, mas a equipe internacional de cientistas queria ver se a segunda lei poderia ser violada no reino quântico. Uma vez que tal teste é impossível na natureza, eles usaram a segunda melhor coisa: um computador quântico IBM .
Os computadores tradicionais, como o que você está lendo, usam uma unidade básica de informação chamada bit. Qualquer bit pode ser representado como 1 ou 0. Um computador quântico, entretanto, usa uma unidade básica de informação chamada qubit. Um qubit existe como 1 e 0 simultaneamente, permitindo que o sistema calcule e processe informações com muito mais rapidez.
Em seu experimento, os pesquisadores substituíram esses qubits por partículas subatômicas e os submeteram a um processo de quatro etapas. Primeiro, eles organizaram os qubits em um estado conhecido e ordenado e os emaranharam - significando que qualquer coisa que acontecesse a um afetaria os outros. Em seguida, eles lançaram um programa de evolução no computador quântico, que usava pulsos de rádio de microondas para quebrar essa ordem inicial em um estado mais complexo.
Terceiro passo: um algoritmo especial modifica o computador quântico, permitindo que a desordem se torne mais ordenada. Os qubits são novamente atingidos por um pulso de micro-ondas, mas desta vez eles voltam ao seu passado ordenado. Em outras palavras, eles são envelhecidos em cerca de um milionésimo de segundo.
De acordo com o autor do estudo Valerii M. Vinokur, do Laboratório Nacional de Argonne, isso é o equivalente a empurrar as ondulações de um lago para devolvê-las à sua origem.
Como a mecânica quântica trata de probabilidade (não certeza), o sucesso não era garantia. No entanto, em um computador quântico de dois qubit, o algoritmo conseguiu um salto no tempo impressionantes 85 por cento do tempo. Quando aumentou para três qubits, a taxa de sucesso caiu para cerca de 50 por cento, o que os autores atribuíram a imperfeições nos computadores quânticos atuais.
Os pesquisadores publicaram seus resultados recentemente em Relatórios Científicos .
Trazendo ordem do caos
Os resultados são fascinantes e estimulam a imaginação, mas não comece a investir em capacitores de fluxo ainda. Este experimento também nos mostra que o envio de até mesmo uma partícula simulada de volta no tempo requer uma manipulação externa séria. Criar tal força externa para manipular até mesmo as ondas quânticas de uma partícula física está muito além de nossas habilidades.
'Demonstramos que reverter o tempo até mesmo UMA partícula quântica é uma tarefa intransponível para a natureza sozinha', escreveu o autor do estudo, Vinokur. a New York Times em um email [ênfase original]. 'O sistema composto por duas partículas é ainda mais irreversível, quanto mais os ovos - compreendendo bilhões de partículas - que quebramos para preparar uma omelete.'
PARA comunicado de imprensa do Departamento de Energia observa que a 'linha do tempo necessária para que [uma força externa] apareça espontaneamente e manipule adequadamente as ondas quânticas' para aparecer na natureza e desembaralhar um ovo 'se estenderia por mais tempo do que o próprio universo'. Em outras palavras, essa tecnologia permanece vinculada à computação quântica. Spas subatômicos que literalmente fazem o tempo voltar não estão acontecendo.
Mas a pesquisa não é apenas um experimento mental de alta tecnologia. Embora não nos ajude a desenvolver máquinas de tempo real, o algoritmo tem o potencial de melhorar a computação quântica de ponta.
'Nosso algoritmo pode ser atualizado e usado para testar programas escritos para computadores quânticos e eliminar ruídos e erros', autor do estudo Andrey Lebedev disse em um comunicado .
A viagem no tempo não simulada é possível?
Como Kurt Gödel provou, as equações de Einstein não proíbem o conceito de viagem no tempo, mas definem um obstáculo improvávelmente alto a superar.
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Escrevendo para gov-civ-guarda.pt , Michio Kaku destaca que essas equações permitem todos os tipos de travessuras de viagem no tempo. Gödel descobriu que se o universo girasse e alguém viajasse rápido o suficiente em torno dele, eles poderiam chegar a um ponto antes de partir. A viagem no tempo também poderia ser possível se você viajasse em torno de duas cordas cósmicas em colisão, viajasse através de um buraco negro giratório ou esticasse o espaço por meio de matéria negativa.
Embora tudo isso seja matematicamente correto, Kaku aponta que eles não podem ser realizados usando mecanismos físicos conhecidos. Da mesma forma, a capacidade de empurrar as partículas físicas de volta no tempo permanece fora do nosso alcance. A viagem no tempo continua sendo ficção científica para todos os efeitos.
Mas a viagem no tempo pode um dia se tornar uma ocorrência diária em nossos computadores, tornando-nos todos os senhores do tempo (em um sentido estrito).