Az időutazásról sokáig úgy beszéltünk, mint látványos sci-firől, amelynek semmi köze a valósághoz. A modern fizika viszont óvatosan nyitva hagyott egy ajtót: lehet, hogy nem embereket, hanem információt egyszer még vissza lehet juttatni a múltba. A kérdés továbbra is elképesztően bonyolult, de már nem pusztán filmes fantázia.

Kevés tudományos téma mozgatja meg annyira a képzeletet, mint az időutazás. Ennek oka egyszerű: ha valahogyan kapcsolatba léphetnénk a múlttal, az nemcsak a fizikáról alkotott képünket írná át, hanem azt is, ahogyan az okot, a következményt és a valóság rendjét értjük. A legtöbben persze még mindig úgy gondolnak erre, mint valami látványos, de elérhetetlen sci-fi ötletre. A fizikusok egy része viszont ennél óvatosabban fogalmaz.

Ma még nincs időgép, és jó eséllyel egy darabig nem is lesz. Ettől még az a kérdés, hogy lehet-e információt küldeni a múltba, már nem teljesen értelmetlen felvetés. Bizonyos elméleti modellek szerint a téridő szerkezete és a kvantumfizika furcsa viselkedése együtt olyan lehetőségeket mutat, amelyek első hallásra abszurdnak tűnnek, de matematikailag nem söpörhetők le egyszerűen az asztalról.

Az időutazás problémája valójában az okság problémája

Amikor arról beszélünk, hogy valami visszajuthat a múltba, rögtön megérkezünk az egyik legkényesebb ponthoz, az oksághoz. A hétköznapi tapasztalatunk szerint előbb van az ok, aztán a következmény. Megnyomunk egy kapcsolót, felgyullad a lámpa. Elküldünk egy üzenetet, valaki később elolvassa. Az idő iránya ebben a világképben egyértelmű.

Az általános relativitáselmélet viszont ennél jóval furcsább képet enged meg a világról. Einstein elmélete szerint a tér és az idő nem különálló háttér, hanem közös szerkezet, a téridő. Ebben az objektumok nem egyszerűen mozognak, hanem pályákat követnek. Elméletben létezhetnek olyan különleges pályák is, amelyek visszakanyarodnak önmagukba. Ezeket nevezik zárt időszerű görbéknek.

Egy ilyen görbe lényege az, hogy valami halad előre az időben, majd valamilyen módon visszatér egy korábbi pontra. Ha ez valóban létrejöhetne, akkor a múlt és a jövő nem lenne olyan szigorúan elválasztva, ahogyan azt megszoktuk. Innen jön az időutazás gondolata, és innen jönnek a híres paradoxonok is.

Miért nem építettünk még időgépet

Az elméleti lehetőség és a gyakorlati megvalósítás között itt különösen nagy a szakadék. A zárt időszerű görbékhez hasonló téridő-hurkok létrehozása olyan extrém feltételeket igényelne, amelyek messze túlnyúlnak a jelenlegi technológiai képességeinken. A legnagyobb gond az energia. A számítások szerint ehhez gyakorlatilag felfoghatatlan, szinte végtelen mennyiségű energiára lenne szükség.

Ez az a pont, ahol a klasszikus elképzelés rendszerint megáll. Nem azért, mert a fizika egyértelműen tiltja, hanem azért, mert a természet feltételei valószínűleg annyira szélsőségesek, hogy abból a mi világunkban nem lesz működő szerkezet. Vagyis nem az a helyzet, hogy a tudomány kijelentette volna, ez lehetetlen. Inkább arról van szó, hogy a megvalósítás ára jelenleg teljesen irreális.

A kvantumvilág ott kezd furcsává válni, ahol a józan ész elfogy

A történet azért érdekes mégis, mert a kvantumfizika más logikát követ, mint a makroszkopikus világ. Az atomi és szubatomi szinten a részecskék nem úgy viselkednek, mint a hétköznapi tárgyak. Itt jelenik meg a szuperpozíció, a valószínűségi leírás, és itt jelenik meg az összefonódás is, amely az egész kérdés egyik kulcsa.

A kvantum-összefonódás azt jelenti, hogy két részecske állapota olyan erősen összekapcsolódhat, hogy az egyik leírása nem teljes a másik nélkül. Ha az egyik részecskével történik valami, a másik viselkedése is ehhez igazodik, még akkor is, ha nagy távolság választja el őket egymástól. Einstein ezt gyanakodva nézte, és a jelenséget híresen „kísérteties távolhatásnak” nevezte.

A lényeg azonban nem az, hogy valami egyszerűen gyorsabb a fénynél. Egyes értelmezések szerint az összefonódás mögött az is elképzelhető, hogy az információ egy része nem térben, hanem időben kerül különös helyzetbe. Magyarán nem biztos, hogy az történik, amit elsőre gondolnánk. Lehet, hogy amit távoli kapcsolatnak látunk, az részben időbeli visszahatásként is leírható.

Mit jelent az, hogy üzenet a múltba

Itt fontos lehűteni a kedélyeket. A legtöbb ilyen kutatás nem arról szól, hogy valaki felveszi a telefont, és felhívja a tegnapi önmagát. A kérdés jóval szűkebb és technikaibb. Lehetséges-e olyan kvantumrendszert modellezni, amelyben egy későbbi állapot visszahat egy korábbira, és ez a visszahatás értelmezhető információként?

Ez már sokkal reálisabb kutatási irány. Nem teljes emberi élmények, nem testek és nem klasszikus tárgyak utazásáról van szó, hanem apró információs mintázatokról. A fizikusokat az érdekli, hogy létrehozható-e egy olyan kommunikációs csatorna, amely időben visszafelé működő kapcsolatként írható le.

Ha ez túl elvontnak hangzik, érdemes egy hétköznapi hasonlattal élni. Képzeljünk el egy üzenetet, amelyet azért tudunk egyre pontosabban megfogalmazni, mert már ismerjük, hogyan értelmezte azt a fogadó fél. Csakhogy itt ez a tudás nem pusztán tapasztalatból származik, hanem egy olyan oksági hurok része, amelyben a jövőbeli eredmény visszahat a korábbi kódolásra.

Miért került elő újra és újra a Csillagok között

A téma népszerűségét az is növeli, hogy egy ismert filmes jelenet látványosan rájátszik erre az elképzelésre. A gondolat, hogy valaki a jövőből próbál jelet küldeni a múltba, például egy óra mozgásán keresztül, elsőre tiszta fikciónak tűnik. Mégis van benne valami, ami rezonál a fizikai modellek egyik alapgondolatával.

Nem azért, mert a film pontos tudományos leírás lenne, hanem mert jól megragad egy nehéz fogalmat. Ha egy későbbi megfigyelés valahogyan befolyásolja, hogyan jött létre a korábbi üzenet, akkor kialakulhat egy oksági kör. Ez nem feltétlenül jelenti a logika összeomlását. Inkább azt, hogy a megszokott lineáris időfelfogásunk nem biztos, hogy minden szinten teljes.

A laboratóriumi modellek már megmutatták a jelenség vázlatát

A kutatók évekkel ezelőtt olyan kvantumrendszereket is létrehoztak, amelyek képesek modellezni a zárt időszerű görbékhez hasonló működést. Ezek nem valódi időgépek, és ezt érdemes komolyan venni. Inkább olyan kísérleti helyzetek, amelyekben egy kvantumállapot úgy viselkedik, mintha kapcsolatban lenne egy korábbi önmagával.

Az ilyen modellek azért fontosak, mert megmutatják, hogy az időben visszafelé ható kommunikáció nem pusztán filozófiai játék. Lehet róla számolni, lehet rá kísérleti elrendezést építeni, és lehet vizsgálni, milyen feltételek mellett működik vagy épp omlik össze. A fizika számára ez már önmagában komoly eredmény, még akkor is, ha a hétköznapi értelemben vett időutazástól továbbra is távol vagyunk.

A legnagyobb akadály a zaj

Ha lenne is egy ilyen időn átívelő kommunikációs csatorna, az nem volna hibátlan. Az információ minden ismert rendszerben sérülékeny. A telefonvonalak zajosak, az internetes adatátvitel hibajavítást használ, a kvantumrendszerek pedig különösen érzékenyek a környezeti zavarokra. A múltba küldött üzenet legnagyobb ellensége éppen ezért a zaj.

Ez azért lényeges, mert egy időbeli visszahatásnál már kis torzulás is komoly félreértést okozhat. Ha az üzenet pontatlan, a fogadó fél rosszul értelmezi, és az egész oksági hurok instabillá válik. Vagyis a kérdés nem csupán az, hogyan küldjünk információt a múltba, hanem az is, hogyan biztosítsuk, hogy az felismerhető, értelmezhető és újraalkotható maradjon.

Itt válik különösen érdekessé a visszacsatolás szerepe. Ha a jövőbeli küldő valamilyen módon tudja, hogyan sikerült a múltban értelmezni az üzenetet, akkor finomíthatja a kódolást. Ettől az egész rendszer paradox módon ellenállóbb lehet a zajjal szemben. Elsőre őrültségnek hangzik, valójában azonban ez jól ismert információelméleti intuíció: ha tudjuk, hol csúszik el a közlés, jobban tudunk javítani rajta.

Miért fontos ez akkor is, ha sosem lesz belőle időgép

Sokan hajlamosak legyinteni az ilyen kutatásokra, mondván, úgysem fogunk a múltba SMS-t küldeni. Csakhogy a tudományos érték nem csak abban mérhető, hogy épül-e belőle kütyü a nappaliba. Az ilyen modellek segítenek jobban megérteni az okság természetét, a kvantumrendszerek információs korlátait és azt, hogyan kezelhető a zaj extrém helyzetekben.

Ez nagyon is földhözragadt haszonnal járhat. Ha jobban értjük, miként lehet torzult környezetben is stabil információt átvinni, az később hatással lehet kommunikációs technológiákra, kvantumszámítógépekre vagy adatátviteli rendszerekre. A múltba küldött üzenet gondolata így részben eszköz is: egy különösen nehéz probléma, amelyen keresztül pontosabban látjuk a fizika mélyebb szabályait.

Az időutazás tehát még mindig messze van, de a kérdés már komoly

Fontos különbséget tenni aközött, hogy valami bizonyítottan megvalósítható, és aközött, hogy a fizika nem zárja ki teljesen. Jelenleg inkább a második állításnál tartunk. Nincs bizonyíték arra, hogy emberek vagy tárgyak utazhatnának vissza az időben. Arra viszont egyre több elméleti és kísérleti munka utal, hogy bizonyos információs folyamatoknál a múlt és a jövő kapcsolata nem olyan egyszerű, mint hittük.

Ez a terület azért ennyire izgalmas, mert egyszerre szól a határokról és a szerénységről. A fizika itt nem nagyokat mond, hanem óvatosan feszegeti a saját kereteit. A kérdés nem az, hogy holnap megváltoztathatjuk-e a tegnapot. A kérdés az, hogy a valóság mélyebb szintjén az idő vajon tényleg egyirányú folyam-e, vagy inkább valami bonyolultabb szerkezet, amelyet csak most kezdünk megérteni.

És ha ez így van, akkor lehet, hogy az időutazás első valódi formája nem egy gép lesz, nem egy féregjárat, és nem egy hősies ugrás a múltba. Lehet, hogy csak egy apró, zajos, kvantumos üzenet lesz, amely megérkezik oda, ahová a józan ész szerint nem érkezhetne meg.

Másik nézőpont | Mögötte
Az időutazásról szóló vitákban gyakran a látvány viszi el a figyelmet, pedig a valódi kérdés kevésbé filmes. Mi van, ha a legnagyobb felfedezés nem az lesz, hogy vissza tudunk menni, hanem az, hogy az ok és a következmény kapcsolata eleve nem olyan merev, mint hittük. Ez sokkal nyugtalanítóbb, mint bármelyik időgép.