زمان ممکن است توهمی ناشی از درهم‌تنیدگی کوانتومی باشد

تحقیقات جدید نشان می دهد که زمان ممکن است عنصر اساسی واقعیت فیزیکی ما نباشد. محاسبات جدید از این ایده حمایت می کند که از آن زمان تاکنون درهمتنیدگی کوانتومی به نظر می رسد دو شیء رابطه ای ناگسستنی و درهم تنیده دارند، به طوری که صرف نظر از فاصله آنها، اختلال یکی باعث اختلال در دیگری می شود.

الساندرو کوپو، محقق در شورای ملی تحقیقات ایتالیا یک دانشمند جدید او می گوید: قرن هاست که زمان به عنوان یکی از عناصر ضروری و مسلم وارد فیزیک شده است. موضوع زمان چنان عمیقاً در درک ما از واقعیت جا افتاده بود که مردم فکر می کردند نیازی به تعریف زمان نیست.

در سال 1900، زمانی که نظریه‌های فیزیک کوانتومی و نسبیت عام و خاص دیدگاه‌های متناقضی از زمان ارائه کردند، طرز تفکر دانشمندان در مورد زمان تغییر کرد.

نسبیت عام و نظریه کوانتوم اجسامی را در مقیاس های بسیار متفاوتی مانند ستاره ها و اتم ها توصیف می کنند، اما از آنجایی که همه آنها در یک جهان وجود دارند، بسیاری از فیزیکدانان معتقدند که تعریف زمان باید در هر دو مورد سازگار باشد. کوپو و همکارانش به دنبال چنین تعریف واحدی بودند. برای رسیدن به این هدف، آنها ایده امیدوارکننده اما عجیب دهه 1980 را در چندین آزمون ریاضی قرار دادند.

این ایده مبتنی بر این واقعیت است که وقتی می بینیم یک شی در طول زمان تغییر می کند، تنها به این دلیل است که آن شی با یک ساعت درهم پیچیده شده است. بنابراین، یک ناظر بیرونی که خارج از سیستم درهم تنیده ایستاده است، دنیایی کاملا ایستا و بدون تغییر را می بیند. در این چارچوب، زمان صرفاً نتیجه در هم تنیدگی است.

در مدل ریاضی خود، کوپو و همکارانش تایمر را به عنوان سیستمی از آهنرباهای از لحاظ نظری کوچک درهم تنیده در یک نوسانگر کوانتومی یا نسخه کوانتومی یک فنر تصور می کنند. چنین مدلی از نظر ریاضی به خوبی تعریف شده است و امکان آزمایش های تجربی بیشتر را فراهم می کند. آنها دریافتند که سیستم آنها را می توان با نسخه ای از معادله معروف شرودینگر توصیف کرد که برای پیش بینی رفتار ذرات کوانتومی استفاده می شود. البته، در این مورد باید یک تفاوت اساسی در معادله وارد کرد: در حالی که معادله شرودینگر دارای متغیری است که ما آن را زمان می نامیم، معادله جدید دارای متغیری است که حالات کوانتومی آهنربا را محاسبه می کند.

محققان محاسبات خود را تکرار کردند، با این فرض که آهنرباها و نوسانگرها به اندازه کافی بزرگ هستند که اثرات کوانتومی بتوانند رفتار آنها را تغییر دهند. آنها پیش‌بینی کردند که حتی برای اجسامی که به‌جای کوانتومی کلاسیک به نظر می‌رسند، زمان می‌تواند نتیجه درهم تنیدگی باشد، و حق با آنها بود. معادلات آنها با معادلاتی که فیزیکدانان از قرن نوزدهم برای پیش بینی رفتار اجسام کلاسیک استفاده کرده اند، سازگار است. با این حال، متغیری که فازهای رفتار نوسانگر را تعیین می کند، محصول فرعی درهم تنیدگی کوانتومی است.

باسیل آلتای از دانشگاه لیدز در بریتانیا می گوید که محققان زمان کلاسیک و کوانتومی را به هم مرتبط می کنند. او می‌افزاید که این واقعیت که محققان یک سیستم خاص و پایدار را مطالعه کرده‌اند و به متغیری رسیده‌اند که با زمان معمولی مطابقت دارد، ممکن است به این معنی باشد که زمان را باید از منظر فیزیک کوانتومی نگریست.

اکنون بزرگترین سوال این است که آیا می توانیم این ایده ها را آزمایش کنیم؟ ولاتکو ودرال از دانشگاه آکسفورد می گوید: این فرضیه که زمان نتیجه درهم تنیدگی کوانتومی است امیدوارکننده است، اما قبل از اینکه بتوانیم زمان را به طور کامل و دقیق درک کنیم و آن را به صورت تجربی مطالعه کنیم، باید جزئیات بیشتری را به معادلات خود اضافه کنیم.

به گفته Weatherall، تحقیقات جدید نشان می دهد که این دو سیستم درهم تنیده با هم تعامل ندارند، اما ممکن است همیشه واقع بینانه نباشد. تایمر و سایر اشیاء حتی ممکن است برای دستیابی به درهم تنیدگی نیاز به تعامل داشته باشند. ودرال می‌گوید درک اینکه چه اتفاقی برای زمان ناشی از درهم تنیدگی می‌افتد، می‌تواند برای توسعه نظریه‌های قابل آزمایش گرانش کوانتومی بسیار مهم باشد.

نتایج تحقیق در مجله معاینه فیزیکی A منتشر شده است.