Timpul ar putea fi o iluzie creată de fizica cuantică, sugerează un nou studiu

Fizicienii se confruntă de mult timp cu dificultatea de a înțelege natura timpului. Dar un nou studiu teoretic sugerează că timpul ar putea fi o iluzie țesută la nivel cuantic.

Timpul poate să nu fie un element fundamental al universului, ci mai degrabă o iluzie care apare din încurcarea cuantică, sugerează un nou studiu. Problema timpului este una spinoasă pentru fizicieni; comportamentul său inconsistent între cele mai bune teorii ale universului contribuie la un blocaj care împiedică cercetătorii să găsească o „teorie a tuturor lucrurilor” sau un cadru pentru a explica toată fizica din univers.

Despre timp

Dar în noul studiu, cercetătorii sugerează că ar putea fi găsit un indiciu pentru rezolvarea acestei probleme: făcând timpul o consecință a încurcării cuantice, conexiunea stranie între două particule aflate la distanță mare una de cealaltă. Echipa și-a publicat concluziile pe 10 mai în revista Physical Review A.

„Există o modalitate de a introduce timpul care este consistentă atât cu legile clasice, cât și cu legile cuantice, și este o manifestare a încurcării”, a declarat pentru Live Science primul autor Alessandro Coppo, fizician la Consiliul Național de Cercetare din Italia.

„Corelația dintre ceas și sistem creează apariția timpului, un ingredient fundamental în viețile noastre”.

În mecanica cuantică, cea mai bună teorie a noastră despre lumea microscopică, timpul este un fenomen fix – un flux inexorabil și unidirecțional din trecut către prezent. El rămâne extern față de sistemele cuantice bizare și mereu schimbătoare pe care le măsoară și poate fi văzut doar prin observarea schimbărilor entităților externe, cum ar fi limbile unui ceas.

A început votarea pentru alegerile prezidențiale din România. Românii din Australia, China și Coreea de Sud se prezintă la urne

Cutremur în România, vineri dimineață. Ce magnitudine a avut și unde s-a produs

Totuși, conform teoriei relativității generale a lui Einstein – care descrie obiecte mai mari, cum ar fi corpurile noastre, stelele și galaxiile – timpul este împletit cu spațiul și poate fi distorsionat și dilatat la viteze mari sau în prezența gravitației. Acest lucru lasă cele două mai bune teorii ale noastre despre realitate într-un impas fundamental. Fără rezolvarea acestei probleme, o teorie coerentă a tuturor lucrurilor rămâne inaccesibilă.

„Se pare că există o inconsecvență serioasă în teoria cuantică”, a spus Coppo.

„Aceasta este ceea ce numim problema timpului”.

Pentru a rezolva această problemă, cercetătorii s-au întors la o teorie numită mecanismul Page și Wootters. Propusă pentru prima dată în 1983, teoria sugerează că timpul apare pentru un obiect prin încurcarea sa cuantică cu altul care acționează ca un ceas. Pe de altă parte, pentru un sistem neîncâlcit, timpul nu există, iar sistemul percepe universul ca fiind înghețat și neschimbat.

Aplicând mecanismul Page și Wootters la două stări cuantice teoretice încurcate, dar neinteracționante – una un oscilator armonic vibrant și cealaltă un set de magneți mici care acționează ca un ceas – fizicienii au descoperit că sistemul lor ar putea fi descris perfect de ecuația Schrödinger, care prezice comportamentul obiectelor cuantice. Totuși, în loc de timp, versiunea lor a celebrei ecuații rula în funcție de stările magneților mici care acționau ca un ceas.

Perspective viitoare

Această înțelegere nu este nouă, dar pasul următor al echipei a fost. Ei și-au repetat calculele de două ori, presupunând mai întâi că ceasul magnetic și apoi oscilatorul armonic erau obiecte macroscopice (mai mari). Ecuațiile lor s-au simplificat în cele pentru fizica clasică, sugerând că fluxul timpului este o consecință a încurcării chiar și pentru obiectele la scară mare.

„Credem cu tărie că direcția corectă și logică este să pornim de la fizica cuantică și să înțelegem cum să ajungem la fizica clasică, nu invers”, a spus Coppo.

Alți fizicieni au exprimat precauție. Deși găsesc mecanismul Page și Wootters o idee fascinantă pentru originile cuantice ale timpului, ei spun că încă nu a produs nimic testabil.

„Da, este matematic consistent să ne gândim la timpul universal ca la încurcarea între câmpuri cuantice și stări cuantice ale spațiului tridimensional”, a declarat pentru Live Science Vlatko Vedral, profesor de știința informației cuantice la Universitatea din Oxford, care nu a fost implicat în lucrare.

„Totuși, nimeni nu știe dacă va rezulta ceva nou sau fructuos din această imagine – cum ar fi modificări ale fizicii cuantice și relativității generale și teste experimentale corespunzătoare”.

În ciuda acestor îndoieli, construirea teoriilor timpului de la mecanica cuantică poate fi totuși un loc promițător de început – atâta timp cât acestea pot fi modelate pentru a se potrivi experimentelor.

„Poate că există ceva legat de încurcare care joacă un rol”, a declarat pentru Live Science Adam Frank, fizician teoretician la Universitatea din Rochester, New York, care nu a fost implicat în studiu.

„Poate singura modalitate de a înțelege timpul nu este dintr-o perspectivă divină, ci din interior, din perspectiva de a întreba ce este în legătură cu viața care manifestă o astfel de aparență a lumii”.