Fizičari se bore s razumijevanjem prirode vremena od samih početaka znanosti. Novo teorijsko istraživanje sugerira da bi vrijeme moglo biti iluzija stvorena na kvantnoj razini.
Novo istraživanje sugerira da vrijeme možda nije temeljni element svemira, već iluzija koja proizlazi iz kvantne isprepletenosti.
Vrijeme je oduvijek predstavljalo izazov za fizičare. Njegovo nedosljedno ponašanje između različitih teorija o svemiru stvara prepreku za pronalazak “teorije svega” – okvira koji bi objasnio sve fizikalne pojave u svemiru.
Međutim, novo istraživanje ukazuje na mogućnost rješenja tog problema: vrijeme kao posljedica kvantne isprepletenosti, posebne povezanosti između dviju udaljenih čestica.
“Postoji način da se uvede vrijeme koje je dosljedno i s klasičnim i s kvantnim zakonima, a to je manifestacija isprepletenosti,” izjavio je Alessandro Coppo, fizičar iz Nacionalnog istraživačkog vijeća Italije, za Live Science. “Korelacija između sata i sustava stvara pojavu vremena, ključnog sastojka u našim životima.”
Kvantna mehanika i relativnost
U kvantnoj mehanici, našoj najboljoj teoriji o mikroskopskom svijetu, vrijeme je fiksni fenomen – neumoljiv, jednosmjerni tok od prošlosti do sadašnjosti. Ono ostaje izvan bizarnih i stalno mijenjajućih kvantnih sustava koje mjeri, a može se promatrati samo kroz promjene na vanjskim entitetima, poput kazaljki na satu.
Prema Einsteinovoj teoriji opće relativnosti – koja opisuje veće objekte poput tijela, zvijezda i galaksija – vrijeme je isprepleteno s prostorom te se može iskriviti i produljiti pri velikim brzinama ili u prisutnosti gravitacije. Ove dvije najbolje teorije stvarnosti su u temeljnoj suprotnosti, što onemogućuje pronalazak koherentne teorije svega.
“Čini se da postoji ozbiljna nedosljednost u kvantnoj teoriji,” rekao je Coppo. “To je ono što nazivamo problemom vremena.”
Mehanizam Pagea i Woottersa
Kako bi riješili ovaj problem, istraživači su se okrenuli teoriji nazvanoj Page-Woottersov mehanizam. Prvo predložena 1983., teorija sugerira da vrijeme nastaje za jedan objekt kroz njegovu kvantnu isprepletenost s drugim objektom koji djeluje kao sat. Za neisprepleteni sustav, vrijeme ne postoji, a svemir se percipira kao zamrznut i nepromjenjiv.
Primjenom mehanizma na dva isprepletena, ali neinteraktivna teoretska kvantna stanja – jedno vibrirajući harmonijski oscilator i drugo skup sitnih magneta koji djeluju kao sat – fizičari su otkrili da njihov sustav može biti savršeno opisan Schrödingerovom jednadžbom, koja predviđa ponašanje kvantnih objekata. Umjesto vremena, njihova verzija poznate jednadžbe radila je prema stanjima sitnih magneta koji su djelovali kao sat.
Ovaj uvid nije nov, ali sljedeći korak tima jest. Ponovili su svoje izračune dvaput, pretpostavljajući prvo da su magnetski sat, a zatim harmonijski oscilator makroskopski objekti. Njihove jednadžbe pojednostavile su se u one za klasičnu fiziku, sugerirajući da je tok vremena posljedica isprepletenosti čak i za objekte na velikim skalama.
“Čvrsto vjerujemo da je ispravan i logičan smjer krenuti od kvantne fizike i razumjeti kako doći do klasične fizike, a ne obrnuto,” rekao je Coppo.
Skeptični pogledi
Drugi fizičari izražavaju oprez. Unatoč fascinantnoj ideji o kvantnom podrijetlu vremena, mehanizam Pagea i Woottersa još nije proizveo ništa testabilno.
“Da, matematički je konzistentno razmišljati o univerzalnom vremenu kao o isprepletenosti između kvantnih polja i kvantnih stanja 3D prostora,” rekao je Vlatko Vedral, profesor kvantne informacijske znanosti na Sveučilištu Oxford, koji nije bio uključen u rad, za Live Science. “Međutim, nitko ne zna hoće li iz ove slike proizaći nešto novo ili korisno – poput modifikacija kvantne fizike i opće relativnosti te odgovarajućih eksperimentalnih testova.”
Unatoč sumnjama, gradnja teorija vremena iz temelja kvantne mehanike može biti obećavajuće polazište – sve dok se te teorije mogu prilagoditi eksperimentima.
“Možda postoji nešto u vezi isprepletenosti gdje ona igra ulogu,” rekao je Adam Frank, teoretski fizičar sa Sveučilišta Rochester u New Yorku, koji nije bio uključen u studiju, za Live Science. “Možda je jedini način da razumijemo vrijeme ne iz perspektive Božjeg pogleda, već iznutra, kroz pitanje što je to u vezi života što manifestira takvu pojavu svijeta.” Znanstveni rad je objavljen 10. svibnja u časopisu Physical Review A.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
