Timpul ar putea fi un miraj creat de fizica cuantică, sugerează un studiu ştiinţific

Fizicienii s-au străduit să înțeleagă natura timpului încă de la începuturile domeniului. Dar un nou studiu teoretic sugerează că timpul ar putea fi un miraj țesut la nivel cuantic.

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 este o problemă spinoasă pentru fizicieni. Comportamentul său inconsecvent între cele mai bune teorii ale Universului 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.

Cu toate acestea, în noul studiu, cercetătorii sugerează că este posibil să fi găsit un indiciu pentru rezolvarea acestei probleme: făcând din timp o consecință a întrepătrunderii cuantice, conexiunea ciudată dintre două particule foarte îndepărtate. Echipa de cercetare și-a publicat concluziile în revista Physical Review A.^[sursa]

„Există o modalitate de a introduce timpul care este în concordanță atât cu legile clasice, cât și cu cele cuantice și care este o manifestare a întrepătrunderii. Corelația dintre ceas și sistem creează apariția timpului, un ingredient fundamental în viața noastră.”, a declarat autorul principal Alessandro Coppo, fizician la Consiliul Național de Cercetare din Italia.

Timpul în lumea fizică

În mecanica cuantică, cea mai bună teorie a noastră despre lumea microscopică, timpul este un fenomen fix, un flux inexorabil, unidirecțional, din trecut în prezent. Acesta rămâne exterior sistemelor cuantice bizare și în continuă schimbare pe care le măsoară și poate fi văzut doar prin observarea modificărilor entităților exterioare, cum ar fi acele unui ceas.

Cu toate acestea, în conformitate cu teoria relativității generale a lui Albert Einstein – care descrie obiecte mai mari, cum ar fi corpurile noastre, stelele și galaxiile – timpul este împletit cu spațiul și poate fi deformat și dilatat la viteze mari sau în prezența gravitației. Astfel, cele mai bune două teorii ale realității se află într-un impas fundamental. Fără rezolvarea acesteia, o teorie coerentă a tuturor lucrurilor rămâne inaccesibilă.

„Se pare că există o neconcordanță gravă în teoria cuantică. Aceasta este ceea ce noi numim problema timpului.”, a declarat Coppo.^[sursa]

Timpul ar putea fi un miraj

Pentru a rezolva această problemă, cercetătorii au apelat la o teorie numită mecanismul Page și Wootters. Propusă pentru prima dată în anul 1983, teoria sugerează că timpul apare pentru un obiect prin întrepătrunderea sa cuantică cu un 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 neschimbător.

Aplicând mecanismul lui Page și Wootters la două stări cuantice teoretice încâlcite, dar care nu interacționează, una fiind un oscilator armonic care vibrează, iar cealaltă un set de magneți minusculi care acționează ca un ceas, fizicienii au descoperit că sistemul lor poate fi descris perfect de ecuația lui Schrödinger, care prezice comportamentul obiectelor cuantice. Cu toate acestea, în locul timpului, versiunea lor a celebrei ecuații funcționa în funcție de stările micilor magneți care acționau ca un ceas.

Această perspectivă nu este nouă, dar următorul pas al echipei a fost. Cercetătorii și-au repetat calculele de două ori, presupunând mai întâi că magnetul ceas și apoi oscilatorul armonic erau obiecte macroscopice (mai mari). Ecuațiile lor s-au simplificat în cele ale fizicii clasice, sugerând că curgerea timpului este o consecință a întrepătrunderii chiar și pentru obiectele la scări mari.

„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 și-au exprimat prudența. Deși consideră mecanismul lui Page și Wootters o idee fascinantă pentru originile cuantice ale timpului, aceștia au afirmat că acesta nu a produs încă nimic testabil.

„Da, este coerent din punct de vedere matematic să ne gândim la timpul universal ca la întrepătrunderea dintre câmpurile cuantice și stările cuantice ale spațiului 3D. Cu toate acestea, nimeni nu știe dacă va ieși ceva nou sau fructuos din această imagine – cum ar fi modificări ale fizicii cuantice și ale relativității generale și teste experimentale corespunzătoare.”, a declarat Vlatko Vedral, profesor de știința informației cuantice la Universitatea din Oxford, care nu a fost implicat în elaborarea acestei lucrări.

În ciuda acestor îndoieli, construirea unor teorii de bază ale timpului pornind de la mecanica cuantică poate fi totuși un punct de plecare promițător, atât timp cât acestea pot fi modelate pentru a se potrivi experimentelor.

„Poate că există ceva despre încurcătură în care joacă un rol. Poate că singura modalitate de a înțelege timpul nu este din perspectiva unui ochi al lui Dumnezeu, ci din interior, din perspectiva întrebării ce este în viață care manifestă un astfel de aspect al lumii.”, a declarat Adam Frank, un fizician teoretician de la Universitatea Rochester din New York care nu a fost implicat în studiu.