Een nieuwe studie suggereert dat tijd misschien geen fundamenteel element in het universum is, maar eerder een illusie die voortkomt uit kwantumverstrengeling.
tijd De discrepantie tussen onze beste theorieën over het universum is een netelig probleem voor natuurkundigen. Het inconsistente gedrag ervan draagt bij aan een doodlopende weg die onderzoekers ervan weerhoudt een ‘theorie van alles’ te vinden, of een raamwerk om alle natuurkunde in het universum te verklaren.
Maar in de nieuwe studie suggereren de onderzoekers dat ze misschien een aanwijzing hebben gevonden om dit probleem op te lossen: door tijd een functie te maken van… KwantumverstrengelingHet is de vreemde verbinding tussen twee verre deeltjes. Het team publiceerde hun bevindingen op 10 mei in het tijdschrift Fysieke beoordeling.
“Er is een manier om tijd te introduceren die consistent is met zowel de klassieke als de kwantumwetten, en die een manifestatie is van verstrengeling”, aldus eerste auteur Alessandro Coppo“De verbinding tussen de klok en het systeem creëert de schijn van tijd, wat een essentieel onderdeel is van ons leven”, vertelde de natuurkundige van de Italiaanse Nationale Onderzoeksraad aan WordsSideKick.com.
Het zal tijd worden
in KwantummechanicaVolgens onze beste theorieën over de microscopische wereld is tijd een constant fenomeen – een meedogenloze eenrichtingsstroom van verleden naar heden. Tijd blijft buiten de vreemde, steeds veranderende kwantumsystemen die het meet, en kan alleen worden gezien door veranderingen in externe entiteiten waar te nemen, zoals de wijzers van een klok.
Verwant: Atomen worden dichter bij elkaar gedrukt dan ooit tevoren, waardoor schijnbaar onmogelijke kwantumeffecten zichtbaar worden
Volgens de theorie van Einstein echter wel Algemene relativiteit Tijd – die grotere objecten beschrijft, zoals onze lichamen, sterren en sterrenstelsels – is verweven met de ruimte en kan met hoge snelheden of in aanwezigheid van zwaartekracht worden vervormd en uitgezet. Dit zorgt ervoor dat onze beste werkelijkheidstheorie voor een fundamenteel dilemma staat. Zonder dit dilemma op te lossen blijft een samenhangende theorie van alles ongrijpbaar.
‘Er lijkt een ernstige tegenstrijdigheid te bestaan in de kwantumtheorie, en dit noemen we het tijdprobleem’, zegt Kubo.
Om dit probleem op te lossen, wendden onderzoekers zich tot een theorie die het Big Waters-mechanisme wordt genoemd. Deze theorie werd voor het eerst voorgesteld in 1983 en suggereert dat de tijd voor een enkel lichaam ontstaat door zijn beweging. Kwantumverstrengeling Aan de andere kant bestaat er voor een niet-verstrengeld systeem geen tijd en beschouwt het systeem het universum als bevroren en onveranderlijk.
Door het Bigwaters-mechanisme toe te passen op twee theoretisch verstrengelde maar niet-interagerende kwantumtoestanden – de ene een trillende harmonische oscillator en de andere een verzameling kleine magneten die als een klok werken – ontdekten de natuurkundigen dat hun systeem volledig beschreven kon worden door Schrödingervergelijking, dat het gedrag van kwantumobjecten voorspelt. In plaats van de tijd werkte hun versie van de beroemde vergelijking echter volgens de toestanden van kleine magneten die werkten als een klok.
Deze visie is niet nieuw, maar de volgende stap die het team zette was dat wel. Ze herhaalden hun berekeningen twee keer, waarbij ze eerst aannamen dat de klokmagneet en vervolgens de harmonische oscillator grote (grotere) objecten waren. Vervolgens vereenvoudigen ze hun vergelijkingen met die van de klassieke natuurkunde, wat suggereert dat het verloop van de tijd het resultaat is van verstrengeling, zelfs voor grootschalige objecten.
“Wij zijn er sterk van overtuigd dat het de juiste en logische richting is om vanuit de kwantumfysica te beginnen en te begrijpen hoe we tot de klassieke natuurkunde kunnen komen, en niet andersom”, zegt Kubo.
Andere natuurkundigen hebben hun voorzichtigheid geuit. Hoewel het Big Waters-mechanisme een geweldig idee is voor de kwantumoorsprong van de tijd, zeiden ze dat het nog niets heeft opgeleverd dat kan worden getest.
“Ja, het is wiskundig zinvol om kosmische tijd te beschouwen als de verstrengeling tussen kwantumvelden en kwantumtoestanden van de driedimensionale ruimte,” Flatco Federaal“Niemand weet echter of er iets nieuws of vruchtbaars uit dit beeld zal voortkomen – zoals wijzigingen in de kwantumfysica en de algemene relativiteitstheorie”, zegt professor John Jordan, hoogleraar kwantuminformatiekunde aan de Universiteit van Oxford, die niet betrokken was bij de werk, vertelde WordsSideKick.com en bijbehorende experimentele tests.
Ondanks deze twijfels kan het vanuit het niets opbouwen van tijdstheorieën vanuit de kwantummechanica toch een veelbelovend startpunt zijn – zolang ze maar kunnen worden vormgegeven om in experimenten te passen.
“Misschien is er iets met verstrengeling waar het een rol speelt.” Adam Frank‘Misschien is de enige manier om tijd te begrijpen niet vanuit een goddelijk perspectief, maar vanuit het perspectief van de vraag wat het leven manifesteert in deze manifestatie van de wereld’, zegt de theoretisch natuurkundige aan de Universiteit van Rochester in New York. niet betrokken bij het onderzoek, vertelde WordsSideKick.com.
‘Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.’
