Nowe badanie sugeruje, że czas może nie być podstawowym elementem wszechświata, ale raczej iluzją wynikającą z splątania kwantowego.
czas Rozbieżność pomiędzy naszymi najlepszymi teoriami wszechświata jest drażliwym problemem dla fizyków. Jego niespójne zachowanie prowadzi do ślepego zaułka, który uniemożliwia badaczom znalezienie „teorii wszystkiego” lub ram wyjaśniających całą fizykę we wszechświecie.
Jednak w nowym badaniu naukowcy sugerują, że mogli znaleźć wskazówkę do rozwiązania tego problemu: czyniąc czas funkcją… Splątanie kwantoweTo dziwne połączenie pomiędzy dwiema odległymi cząsteczkami. Zespół opublikował swoje ustalenia 10 maja w czasopiśmie Przegląd fizyczny.
„Istnieje sposób na wprowadzenie czasu, który jest zgodny zarówno z prawami klasycznymi, jak i kwantowymi i jest przejawem splątania” – pierwszy autor Aleksandra Coppo„Połączenie między zegarem a systemem stwarza pozory czasu, który jest istotnym elementem naszego życia” – powiedział Live Science fizyk z włoskiej Krajowej Rady ds. Badań Naukowych.
W samą porę
W Mechanika kwantowaWedług naszych najlepszych teorii świata mikroskopowego czas jest zjawiskiem stałym – nieubłaganym, jednokierunkowym przepływem od przeszłości do teraźniejszości. Czas pozostaje poza dziwnymi, ciągle zmieniającymi się systemami kwantowymi, które mierzy, i można go dostrzec jedynie poprzez obserwację zmian w bytach zewnętrznych, takich jak wskazówki zegara.
Powiązany: Atomy są ściskane bliżej siebie niż kiedykolwiek wcześniej, odsłaniając pozornie niemożliwe efekty kwantowe
Jednak zgodnie z teorią Einsteina Ogólna teoria względności Czas – który opisuje większe obiekty, takie jak nasze ciała, gwiazdy i galaktyki – jest spleciony z przestrzenią i może być zakrzywiany i rozszerzany przy dużych prędkościach lub w obecności grawitacji. To stawia naszą najlepszą teorię rzeczywistości przed zasadniczym dylematem. Bez rozwiązania tego dylematu spójna teoria wszystkiego pozostaje nieuchwytna.
„Wydaje się, że w teorii kwantowej istnieje poważna sprzeczność i właśnie to nazywamy problemem czasu” – mówi Kubo.
Aby rozwiązać ten problem, badacze zwrócili się ku teorii zwanej mechanizmem Big Waters. Teoria ta została po raz pierwszy zaproponowana w 1983 roku i sugeruje, że czas powstaje w przypadku pojedynczego ciała poprzez jego ruch. Splątanie kwantowe Z drugiej strony, dla układu niesplątanego nie ma czasu, a system postrzega wszechświat jako zamrożony i niezmienny.
Stosując mechanizm Bigwatersa do dwóch teoretycznie splątanych, ale nie oddziałujących ze sobą stanów kwantowych – jednego wibrującego oscylatora harmonicznego, a drugiego zbioru maleńkich magnesów działających jak zegar – fizycy odkryli, że ich układ można w pełni opisać za pomocą Równanie Schrödingera, który przewiduje zachowanie obiektów kwantowych. Jednak zamiast czasu ich wersja słynnego równania działała zgodnie ze stanami maleńkich magnesów, które działały jak zegar.
Ta wizja nie jest nowa, ale kolejnym krokiem, jaki podjął zespół, było. Powtórzyli swoje obliczenia dwukrotnie, zakładając najpierw, że magnes zegara, a następnie oscylator harmoniczny są dużymi (większymi) obiektami. Następnie upraszczają swoje równania do równań fizyki klasycznej, sugerując, że upływ czasu jest wynikiem splątania nawet w przypadku obiektów o dużej skali.
„Głęboko wierzymy, że właściwym i logicznym kierunkiem jest rozpoczęcie od fizyki kwantowej i zrozumienie, jak dojść do fizyki klasycznej, a nie odwrotnie” – powiedział Kubo.
Inni fizycy wyrazili ostrożność. Chociaż mechanizm Big Waters to świetny pomysł na kwantowe pochodzenie czasu, stwierdzili, że nie wytworzył on jeszcze niczego, co można by przetestować.
„Tak, matematyczny sens ma myślenie o czasie kosmicznym jako o splątaniu pól kwantowych i stanów kwantowych przestrzeni trójwymiarowej” Vlatko Federal„Nikt jednak nie wie, czy z tego obrazu wyniknie coś nowego i owocnego – na przykład modyfikacje w fizyce kwantowej i ogólnej teorii względności” – profesor John Jordan, profesor informatyki kwantowej na Uniwersytecie Oksfordzkim, który nie był zaangażowany w badanie pracy, powiedział Live Science i odpowiednie testy eksperymentalne.
Pomimo tych wątpliwości zbudowanie teorii czasu od podstaw na podstawie mechaniki kwantowej może jednak być obiecującym punktem wyjścia – pod warunkiem, że uda się je ukształtować tak, aby pasowały do eksperymentów.
„Być może jest coś w splątaniu, jeśli odgrywa ono rolę”. Adama Franka„Być może jedyny sposób, aby zrozumieć czas, to nie z boskiej perspektywy, ale od wewnątrz, z perspektywy pytania, co życie manifestuje się w tej manifestacji świata” – fizyk teoretyczny z Uniwersytetu w Rochester w Nowym Jorku, który był nie byli zaangażowani w badanie, powiedział Live Science.
