量子态隐形传输否定穿越时空的“祖父悖论”

2010-7-23 00:00 来源: 科技日报
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  若真的存在“穿越”之人,能返回过去杀死自己的祖父,岂不是可以阻止自己的降生,那这个“穿越”凶手又怎么可能存在呢?这就是时间旅行里著名的“祖父悖论”。该悖论一直被看成攻击时间旅行可能性的致命武器。但据物理学家组织网7月22日(北京时间)报道,麻省理工学院的物理学家们提出了一个崭新理论:量子态隐形传输会决定此人在时间旅行中“有所为”且“有所不为”,即使重返历史之旅能够实现,人们也不可能改变历史。

  新理论的关键是封闭类时曲线(closed timelike curve,CTC)这一概念,封闭类时曲线就像一个封闭的时间圆环,出发后还会返回到起始时间点。该概念的研究风潮自上世纪40年代便已展开,虽然其完全符合广义相对论,但它关系到时光倒流的可能性,因此究竟是否存在一直引发广泛争议。

  在一份最新报告中,科学家们发现封闭类时曲线的存在可建立在一种糅合了“量子态隐形传输”与“后选择”的新理论模型上。

  量子态隐形传输就是远距离传输,是在无比奇特的量子世界里,量子呈现的“纠缠”运动状态。该状态的光子如同有“心电感应”,能使需要传输的量子态“超时空穿越”,在一个地方神秘消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方瞬间出现。在“超时空穿越”中它传输的不再是经典信息,而是量子态携带的量子信息,这些量子信息是未来量子通信网络的组成要素。

  在建立量子态隐形传输的基础上,科学家又叠加上了“后选择”算法,完成了一种新模型(P-CTCs)。“后选择”算法能够确保某一特定类型的量子信息态进行隐形传输,而将其他量子信息过滤掉。只有经“后选择”法认定传输前后能自相一致的量子信息态,才有资格得到这种“通行证”,进行隐形传输。这种情况下,时间旅行成立的先决条件就是一个自治、不产生矛盾的环境状态。它允许回到过去时空,但禁止一切可能在未来导致悖论产生的行为。

  研究人员在报告中称,暂且不考虑时间机器怎么造,只在重返历史的理论中,就一直匮乏某条路径。而在“量子态隐形传输”与“后选择”模型叠加的P-CTCs形式下,量子的表现可看作是量子所做的一种时间旅行,同时,这一现象也会发生在任何一个常规量子力学实践中,进一步为经典的“祖父悖论”提供了“首尾必相一致”的论断,理论上使时间机器可迈出“祖父悖论”的梦魇。具体的情形有点难以想象,研究者戏称,可能就像电影中孤胆英雄总会撑到最后,所谓的“祖父”也可能在他孙子的阴谋中百杀不死,屡次逃避死神。