تشير دراسة جديدة إلى أن الزمن ليس عنصرا أساسيا في الكون، بل هو وهم ناشئ عن التشابك الكمي.
وقت وهي مشكلة شائكة بالنسبة للفيزيائيين؛ ويساهم سلوكها غير المتسق بين أفضل نظرياتنا عن الكون في الوصول إلى الطريق المسدود الذي يمنع الباحثين من العثور على “نظرية كل شيء”، أو إطار لشرح كل الفيزياء في الكون.
لكن في دراسة جديدة، أفاد الباحثون أنه قد يكون لديهم دليل على حل هذه المشكلة: من خلال جعل الوقت نتيجة التشابك الكمي، الاقتران التفاضلي بين جسيمين بعيدين. نشر الفريق النتائج التي توصلوا إليها في 10 مايو في المجلة الفحص البدني أ.
يقول المؤلف الأول: “هناك طريقة لتقديم الزمن تتوافق مع كل من القوانين الكلاسيكية وقوانين الكم، وتكون مظهرًا من مظاهر التشابك”. اليساندرو كوبووقال عالم الفيزياء في مجلس البحوث الوطني الإيطالي لـ Live Science. “إن التفاعل بين الساعة والنظام يخلق إدراكًا للوقت، وهو عنصر أساسي في حياتنا.”
إنه بشأن الوقت
في ميكانيكا الكم، النظرية العظيمة للعالم المجهري، هي أن الوقت ظاهرة ثابتة – تدفق لا يرحم وأحادي الاتجاه من الماضي إلى الحاضر. إنه خارجي بالنسبة للأنظمة الكمومية الغريبة والمتغيرة باستمرار التي تقيسه، ولا يمكن رؤيته إلا من خلال ملاحظة التغيرات في الكيانات الخارجية مثل عقارب الساعة.
متعلق ب: كانت الذرات متقاربة معًا أكثر من أي وقت مضى، مما يكشف عن تأثيرات كمومية تبدو مستحيلة
ومع ذلك، وفقا لنظرية أينشتاين النسبية العامة – يصف هذا الأجسام الكبيرة مثل أجسادنا والنجوم والمجرات – الزمن مرتبط بالمكان ويمكن أن يلتوي ويتوسع بسرعات عالية أو في وجود الجاذبية. وهذا يقود أفضل نظريتين لدينا عن الواقع إلى طريق مسدود. وبدون حلها، تظل النظرية المتماسكة لكل شيء بعيدة المنال.
وقال كوبو: “يبدو أن هناك تناقضًا خطيرًا في نظرية الكم”. “وهذا ما نسميه مشكلة التوقيت.”
ولحل هذه المشكلة، لجأ الباحثون إلى نظرية تسمى آلية بيج آند ووتر. تم اقتراح هذه النظرية لأول مرة في عام 1983، وتنص على أن الجسم يمر بالوقت من خلال نفسه التشابك الكمي آخر بمثابة الساعة. ومن ناحية أخرى، فإن النظام غير المعقد ليس لديه وقت، ويرى النظام أن الكون متجمد وغير متغير.
من خلال تطبيق آلية Page and Wootters على حالتين كموميتين معقدتين ولكن غير مرتبطتين – إحداهما عبارة عن مذبذب توافقي مهتز والأخرى عبارة عن مجموعة من المغناطيسات الصغيرة التي تعمل كساعة – وجد الفيزيائيون أنهم يستطيعون وصف بنيتها بدقة. معادلة شرودنغروالتي تتنبأ بسلوك الأجسام الكمومية. ومع ذلك، بدلًا من الزمن، عملت نسخة من المعادلة الشهيرة وفقًا لمواضع المغناطيس الصغير الذي كان بمثابة الساعة.
هذه الرؤية ليست جديدة، ولكنها الخطوة التالية للفريق. بافتراض أن الساعة المغناطيسية أولًا ومن ثم المذبذب التوافقي هي أجسام مجهرية (كبيرة)، فقد كرروا حساباتهم مرتين. تم تبسيط معادلاتهم إلى معادلات للفيزياء الكلاسيكية، مما يشير إلى أن تدفق الوقت هو نتيجة للتشابك حتى بالنسبة للأجسام كبيرة الحجم.
وقال كوبو: “نحن نؤمن بشدة أن الاتجاه الصحيح والمنطقي هو البدء من فيزياء الكم وفهم كيفية الوصول إلى الفيزياء الكلاسيكية، وليس العكس”.
وقد أعرب فيزيائيون آخرون عن الحذر. على الرغم من أن آلية بايج ووترز تعتبر فكرة جذابة بالنسبة للأصل الكمي للزمن، إلا أنهم قالوا إنها لم تنتج أي شيء تجريبي بعد.
“نعم، من الثابت رياضيًا التفكير في الزمن العالمي باعتباره تشابكًا بين الحقول الكمومية والحالات الكمومية للفضاء ثلاثي الأبعاد.” فلادكو فيترالقال البروفيسور الفخري لعلوم المعلومات الكمومية بجامعة أكسفورد لموقع Live Science. “ومع ذلك، لا أحد يعرف ما إذا كان أي شيء جديد أو مفيد سيخرج من هذه الصورة، مثل التغيرات في فيزياء الكم والنسبية العامة، والاختبارات التجريبية لذلك.”
على الرغم من هذه المخاوف، فإن استخلاص النظريات الأساسية للزمن من ميكانيكا الكم قد يكون مكانًا واعدًا للبدء، طالما أنها مصممة لتناسب التجارب.
“ربما يكون للأمر علاقة بمشكلة لعب الدور” آدم فرانكوقال عالم الفيزياء النظرية في جامعة روتشستر في نيويورك، والذي لم يشارك في الدراسة، لموقع Live Science. “ربما تكون الطريقة الوحيدة لفهم الزمن ليست من منظور إله ما، بل من منظور التساؤل عن ماهية الحياة التي تكشف مثل هذا المظهر للعالم.”
