Fizicienii s-au străduit să înțeleagă natura timpului încă de la începuturile domeniului.

Un nou studiu sugerează că timpul ar putea să nu fie un element fundamental al universului, ci mai degrabă o iluzie rezultată din întrepătrunderea cuantică.

Timpul, o reală problemă

Timpul este o problemă reală pentru fizicieni. Comportamentul său contribuie la un impas care îi împiedică pe cercetători să găsească o "teorie a tuturor lucrurilor" sau un cadru care să explice întreaga fizică din univers.

Însă, în noul studiu, cercetătorii sugerează că ar fi găsit o posibilă soluție la această problemă. Timpul ar putea fi o consecință a inseparabilității cuantice, acea conexiune stranie dintre două particule aflate la distanță mare una de cealaltă. Echipa a publicat descoperirile pe 10 mai în revista Physical Review A.

„Există o modalitate de a introduce conceptul de timp într-un mod consistent atât cu legile clasice, cât și cu cele cuantice, și care este o manifestare a inseparabilității cuantice”, a declarat primul autor, Alessandro Coppo, fizician la Consiliul Național de Cercetare al Italiei. „Corelația dintre ceas și sistem creează emergența timpului, un ingredient fundamental al vieților noastre.”

Este vorba despre timp

În mecanica cuantică, timpul este un fenomen fix - un flux inexorabil, unidirecțional, din trecut către prezent. Acesta rămâne extern sistemelor cuantice bizare și mereu schimbătoare pe care le măsoară și poate fi observat doar prin modificări ale entităților exterioare, cum ar fi acele unui ceas.

Totuși, conform teoriei relativității generale a lui Einstein - care descrie obiecte mai mari, precum corpurile noastre, stelele și galaxiile - timpul este întrepătruns cu spațiul și poate fi distorsionat și dilatat la viteze mari sau în prezența gravitației. Acest lucru creează un impas fundamental între cele mai bune două teorii ale realității pe care le avem. Fără rezolvarea acestui impas, o teorie coerentă a tuturor lucrurilor rămâne inaccesibilă.

"Se pare că există o inconsecvență gravă în teoria cuantică", a declarat Coppo. "Aceasta este ceea ce noi numim problema timpului".

Mecanismul Page și Wootters

Pentru a rezolva această problemă, cercetătorii s-au orientat către o teorie numită mecanismul Page și Wootters. Propusă inițial în 1983, această teorie sugerează că timpul apare pentru un obiect prin inseparabilitatea sa cuantică cu un alt obiect care acționează ca un ceas. Pentru un sistem neînsoțit cuantic, pe de altă parte, timpul nu există. În plus, sistemul percepe universul ca fiind înghețat și neschimbat.

Aplicând mecanismul Page și Wootters la două stări cuantice teoretice inseparate, dar care nu interacționează - 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 perfect descris de ecuația Schrödinger, care prezice comportamentul obiectelor cuantice. Cu toate acestea, în locul timpului, versiunea lor funcționa în funcție de stările magneților mici care acționau ca un ceas.

Această descoperire nu este nouă, dar următorul pas al echipei a fost. Ei și-au repetat calculele de două ori. Aceștia au presupus mai întâi că ceasul cu magnet și apoi oscilatorul armonic erau obiecte macroscopice (mai mari). Ecuațiile lor s-au simplificat în cele ale fizicii clasice. Acestea sugerau că fluxul timpului este o consecință a inseparabilității cuantice chiar și pentru obiectele la scară mare.

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

Prudență în fața teoriei

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

„Da, este consecvent matematic să ne gândim la timpul universal ca la inseparabilitatea dintre câmpurile cuantice și stările cuantice ale spațiului 3D”, a declarat pentru Live Science Vlatko Vedral, profesor de știință la Universitatea Oxford, care nu a fost implicat în lucrare. „Cu toate acestea, nimeni nu știe dacă ceva nou sau fructuos va ieși din această imagine.”

Totuși, construirea unor teorii ale timpului bazate pe mecanica cuantică poate fi totuși un punct de plecare promițător. Atâta timp cât acestea pot fi modelate pentru a se potrivi experimentelor, potrivit Live Science.