تشير دراسة جديدة إلى أن الزمن قد لا يكون عنصرا أساسيا في الكون، بل مجرد وهم ناشئ عن التشابك الكمي.
وقت وهي مشكلة شائكة بالنسبة للفيزيائيين؛ ويساهم سلوكها غير المتسق بين أفضل نظرياتنا عن الكون في الوصول إلى طريق مسدود يمنع الباحثين من العثور على “نظرية كل شيء”، أو إطار لشرح كل فيزياء الكون.
لكن في الدراسة الجديدة، يشير الباحثون إلى أنهم ربما وجدوا حلاً لهذه المشكلة: من خلال جعل الوقت نتيجة لـ التشابك الكميالعلاقة الغريبة بين جسيمتين بعيدتين جدًا. نشر الفريق نتائجهم في 10 مايو في المجلة الفحص البدني أ.
قال المؤلف الأول: “هناك طريقة لتقديم الزمن تتوافق مع القوانين الكلاسيكية والكمية، وهي مظهر من مظاهر التشابك”. اليساندرو كوبوقال عالم الفيزياء في المجلس الوطني للبحوث في إيطاليا لموقع Live Science: “إن الارتباط بين الساعة والنظام يخلق ظهور الوقت، وهو عنصر أساسي في حياتنا. »
لقد كان الوقت
في ميكانيكا الكمأفضل نظرية لدينا عن العالم المجهري هي أن الوقت ظاهرة ثابتة، وهو تدفق لا يرحم وأحادي الاتجاه من الماضي إلى الحاضر. فهو يظل خارجيًا بالنسبة للأنظمة الكمومية الغريبة والمتغيرة باستمرار التي يقيسها، ولا يمكن رؤيته إلا من خلال ملاحظة التغيرات في الكيانات الخارجية، مثل عقارب الساعة.
متعلق ب: أصبحت الذرات أقرب إلى بعضها البعض أكثر من أي وقت مضى، مما يكشف عن تأثيرات كمومية تبدو مستحيلة
ومع ذلك، وفقا لنظرية أينشتاين النسبية العامة – الذي يصف الأجسام الأكبر حجمًا، مثل أجسادنا والنجوم والمجرات – يرتبط الزمن ارتباطًا وثيقًا بالمكان ويمكن تشويهه وتوسيعه بسرعة عالية أو في وجود الجاذبية. وهذا يترك أفضل نظريتين لدينا عن الواقع في طريق مسدود. وبدون هذا القرار، تظل النظرية المتماسكة لكل شيء بعيدة المنال.
قال كوبو: “يبدو أن هناك تناقضًا خطيرًا في نظرية الكم”. “وهذا ما نسميه مشكلة الوقت. »
ولحل هذه المشكلة، لجأ الباحثون إلى نظرية تسمى آلية بايج وووترز. تم اقتراح هذه النظرية لأول مرة في عام 1983، وتقترح أن الوقت يظهر لجسم ما من خلاله التشابك الكمي بينما يعمل آخر كساعة. ومن ناحية أخرى، بالنسبة للنظام غير المتشابك، لا يوجد وقت ويرى النظام أن الكون ثابت وغير قابل للتغيير.
من خلال تطبيق آلية Page and Wootters على حالتين كموميتين نظريتين متشابكتين ولكن غير متفاعلتين – إحداهما عبارة عن مذبذب توافقي مهتز والأخرى عبارة عن مجموعة من المغناطيسات الصغيرة التي تعمل مثل الساعة – اكتشف الفيزيائيون أن نظامهم يمكن وصفه بشكل مثالي بواسطة معادلة شرودنغرالذي يتنبأ بسلوك الأجسام الكمومية. لكن بدلًا من الزمن، عملت نسختهم من المعادلة الشهيرة وفقًا لحالات المغناطيس الصغير الذي يعمل كالساعة.
هذه الفكرة ليست جديدة، لكن الخطوة التالية للفريق كانت. كرروا حساباتهم مرتين، أولًا على افتراض أن الساعة المغناطيسية ومن ثم المذبذب التوافقي كانا أجسامًا مجهرية (أكبر). وقد تم تبسيط معادلاتهم لتتناسب مع معادلات الفيزياء الكلاسيكية، مما يشير إلى أن تدفق الزمن هو نتيجة للتشابك حتى بالنسبة للأجسام كبيرة الحجم.
وقال كوبو: “نحن نؤمن إيمانا راسخا بأن الاتجاه الصحيح والمنطقي هو البدء من فيزياء الكم وفهم كيفية الوصول إلى الفيزياء الكلاسيكية، وليس العكس”.
وأعرب فيزيائيون آخرون عن الحذر. على الرغم من أن آلية بايج وووترز هي فكرة رائعة فيما يتعلق بالأصول الكمومية للزمن، إلا أنهما قالا إنها لم تسفر بعد عن نتائج قابلة للاختبار.
“نعم، من المتماسك رياضيًا التفكير في الزمن العالمي باعتباره التشابك بين الحقول الكمومية والحالات الكمومية للفضاء ثلاثي الأبعاد”. فلاتكو فيدرالوقال أستاذ علم المعلومات الكمومية في جامعة أكسفورد، والذي لم يشارك في العمل، لموقع Live Science: “ومع ذلك، لا أحد يعرف ما إذا كان أي شيء جديد أو مثمر سيخرج من هذا المشروع – مثل التعديلات على فيزياء الكم والنسبية العامة، والاختبارات التجريبية المقابلة لها. »
على الرغم من هذه الشكوك، فإن تطوير النظريات الأساسية للزمن من خلال ميكانيكا الكم يمكن أن يكون مع ذلك نقطة انطلاق واعدة – بشرط إمكانية تشكيلها لتناسب التجارب.
“ربما هناك شيء ما في التشابك يلعب دورًا” آدم فرانكوقال عالم الفيزياء النظرية في جامعة روتشستر في نيويورك، والذي لم يشارك في الدراسة، لموقع Live Science. “ربما تكون الطريقة الوحيدة لفهم الوقت هي عدم أخذه من منظور الله، ولكن من الداخل، من منظور التساؤل عما يظهر في الحياة مثل هذا المظهر للعالم.”
