Viaggi nel tempo: Esperimento dimostra come evitare il paradosso del nonno - Time travel: Experiment demonstrates how to avoid the grandfather paradox

Tra i molti concetti interessanti inerenti le teorie della relatività di Einstein vi è l'idea di curve chiuse (CTC), che sono  percorsi nello spazio-tempo che ritornano al loro punto di partenza. Come tale, CTC offrono la possibilità di viaggiare indietro nel tempo. Ma, come molti film di fantascienza hanno affrontato, il viaggio nel tempo è pieno di potenziali paradossi. Forse il più importante di questi è il paradosso del nonno, in cui un viaggiatore del tempo va indietro nel tempo e uccide suo nonno, impedendo  la sua nascita.

In un nuovo studio, un team di ricercatori ha proposto una nuova teoria della CTC in grado di risolvere il paradosso del nonno. I ricercatori, guidati da Seth Lloyd del MIT,  insieme con i ricercatori della Scuola Normale Superiore di Pisa, Italia; l'Università di Pavia a Pavia, Italia; il Tokyo Institute of Technology; e l'Università di Toronto,  hanno pubblicato il loro studio in un recente numero del Physical Review Letters . I concetti nello studio sono simili a un precedente studio di alcuni degli stessi autori che  hanno pubblicato su arXiv.org lo scorso anno. "La Teoria della relatività generale di Einstein sostiene le curve chiuse", ha detto Lloyd a PhysOrg.com . "Per decenni i ricercatori hanno discusso su come trattare gli oggetti
 nella meccanica quantistica. La nostra teoria mostra come viaggiare nel tempo potrebbe essere realizzato anche in assenza di altre curve chiuse relativistiche. " Nella nuova teoria, gli CTC sono tenuti a comportarsi come  canali quantistici ideali del tipo coinvolto nel teletrasporto. In questa teoria, CTC auto-consistente (quelli che non danno luogo a paradossi) sono postselected, e sono chiamati "P-CTC." Come spiegano gli scienziati, questa teoria è diversa dalla teoria quantistica ampiamente accettata della CTC proposta dal fisico David Deutsch, in cui un viaggiatore del tempo mantiene l'auto-consistenza viaggiando indietro in un passato diverso da quello che lui ricorda.


 Nella formulazione P-CTC, i  viaggiatori del tempo che devono viaggiare nel passato si ricordano. Anche se CTC postselecting può sembrare complicato, in realtà può essere studiato sperimentalmente in simulazioni di laboratorio. Con l'invio di un qubit "vivente" (vale a dire, nello stato 1) a pochi miliardesimi di secondo indietro nel tempo per cercare di "uccidere" il suo ex auto (cioè, capovolgere lo stato 0), gli scienziati  mostrano che solo fotoni che non uccidono se stessi possono fare il viaggio.  In fisica normale (cioè senza curve chiuse), si specifica lo stato di un sistema in passato, e le leggi della fisica poi dicono come quel sistema si evolve in futuro. In presenza di CTC, questa prescrizione si rompe: lo stato in passato e le leggi della fisica non sono più sufficienti per  specificare lo stato in futuro.
 Tuttavia, gli scienziati hanno osservato che il divieto di eventi paradossali causerebbe che eventi improbabili accadano sempre più spesso. Questi "strani effetti controintuitivi" sorgono a causa della natura non lineare di P-CTC. Come un eroe del cinema che riesce sempre a sfuggire alla morte apparentemente imminente,
il nonno riuscirebbe sempre in qualche modo a sopravvivere ai complotti assassini di suo nipote. "Qualche piccola fluttuazione quantistica potrebbe sbattere la pallottola via  all'ultimo momento", ha spiegato Lloyd.
Source :Physical Review Letters 106, 040.403 (2011). DOI: 10.1103/PhysRevLett.106.040403

---English Version---

Among the many interesting concepts related to the theories of Einstein's relativity is the idea of closed curves (CTC ), which are paths in space-time that they return to their starting point. As such, CTC offers the chance to travel back in time. But , like many science fiction films have addressed , time travel is full of potential paradoxes. Perhaps the most important of these is the grandfather paradox , in which a time traveler goes back in time and kills his grandfather , preventing her birth .
In a new study , a team of researchers has proposed a new theory of CTC able to resolve the grandfather paradox . The researchers, led by Seth Lloyd of MIT , along with researchers at the Scuola Normale Superiore in Pisa, Italy ; the University of Pavia in Pavia , Italy ; Tokyo Institute of Technology ; and the University of Toronto , have published their study in a recent issue of Physical Review Letters. The concepts in the study are similar to a previous study by some of the same authors who have published on arXiv.org last year. " The Theory of Einstein's general relativity supports closed curves ," Lloyd said to PhysOrg.com . "For decades researchers have discussed how to deal with objects
 in quantum mechanics . Our theory shows how time travel could be achieved even in the absence of other relativistic closed curves . "In the new theory, the CTC are expected to behave like ideal quantum channels of the type involved in the teleportation . In this theory , self-consistent CTC (those that do not give rise to paradoxes ) are postselected , and are called " P -CTC . " as the scientists explain , this theory is different from the widely accepted quantum theory of CTCs proposed by physicist David Deutsch, in which a time traveler maintains self- consistency by traveling back in a past different from what he remembers . formulation in the P- CTC , time travelers who need to travel into the past are remembered . postselecting CTC Although it may sound complicated , it really can be studied experimentally in laboratory simulations . by sending a qubit "living" (ie , in the state 1 ) a few billionths of a second back in time to try to " kill " his former self (ie , flip the state 0) , the scientists show that only photons that do not kill themselves can make the trip. In normal physics (ie no closed curves ) , you specify the state of a system in the past, and the laws of physics as they say that the system evolves in the future. In the presence of CTCs, this prescription breaks down : it was in the past and the laws of physics are no longer sufficient to specify the state in the future.
 However, scientists have observed that the prohibition of events that would cause paradoxical unlikely events happen more often. These " strange counterintuitive effects " arise due to the nonlinear nature of the P- CTC . As a hero of cinema that always manages to escape death apparently imminent,
Grandpa always somehow be able to survive the murderous plots of his nephew. " Some small quantum fluctuation could slam the ball away at the last moment ," said Lloyd.
Source: Physical Review Letters 106, 040 403 (2011). DOI: 10.1103/PhysRevLett.106.040403