Czas jest dzieckiem fizyki kwantowej

Ogólna teoria względności Einsteina i mechanika kwantowa nie pasują do siebie - jedna wyklucza drugą. Główną przeszkodą do połączenia obu teorii jest inne postrzeganie czasu. Teraz włoskim naukowcom udało się znaleźć wspólny mianownik dla tych dwóch działów fizyki.

Nieobliczalna natura mechaniki kwantowej dała się we znaki, gdy naukowcy próbowali skwantować grawitację. We wszystkich obliczeniach za każdym razem jako wynik wychodziła nieskończoność, co oczywiście żadnego problemu nie rozwiązywało. W latach 60. ubiegłego wieku opracowano równanie Wheelera-DeWitta, które po części rozwiązało problem nieskończoności jako wyniku kwantowania grawitacji. Pojawił się jednak nowy, jeszcze istotniejszy problem - w równaniu Wheelera-DeWitta funkcje falowe naszego wszechświata nie zależały od czasu.

W praktyce oznaczałoby to, że nasz wszechświat jest statyczny, co z dokonywanych obserwacji jest niemożliwe. Problem ten próbowano rozwiązać stosując zjawisko splątania kwantowego. Splątanie kwantowe to zjawisko, w którym stan kwantowy całego układu tworzonego przez dwie lub więcej cząstek jest lepiej określany niż stan jego części, co oznacza, że poszczególne elementy dzielą ze sobą ten sam stan istnienia, pomimo że są fizycznie odrębnymi bytami.

Już w latach 80. XX wieku fizycy udowodnili, że wykorzystując splątanie kwantowe można mierzyć upływ czasu, ale rezultat pomiarów zależy od obserwacji. Jedna z metod zakładała bowiem istnienie zewnętrznego obserwatora (z innego wszechświata) mierzącego stopień splątanych cząstek. Druga z opcji zakłada, że obserwator wewnątrz wszechświata widzi ewolucję cząstek w kontekście reszty wszechświata - dla niego czas jest tylko wynikiem splątania kwantowego i istnieje tylko wyłącznie w danym wszechświecie. Zewnętrzny obserwator postrzega go jako statyczny i niezmienny, co przewiduje równanie Wheelera-DeWitta.

Teraz zespół włoskich fizyków z Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) eksperymentalnie potwierdził wcześniej opracowaną teorię. Badacze stworzyli w laboratorium mikrowszechświat składający się z pary splątanych kwantowo fotonów, których polaryzacja ulegała zmianie, gdy przekraczały one dwójłomną płytkę. Polaryzacja była mierzona na dwa sposoby: w pierwszym obserwator dostrzegał tylko jeden z fotonów, splątując się z nim, a w drugim porównywał ewolucję układu z zewnętrznym zegarem. W drugim przypadku obserwator nie był w stanie wykryć żadnej różnicy między fotonami, jeżeli się z nimi nie splątał. Ale nawet jeżeli nie ma żadnej różnicy, nie oznacza to, że nie ma tam czasu.

Przeprowadzony w Turynie eksperyment pokazuje, że ogólna teoria względności Einsteina wcale nie jest niezgodna z prawami mechaniki kwantowej. To z kolei ważny krok w stronę opracowania tzw. teorii wszystkiego.

Reklama

Najlepsze tematy

Reklama

Strona główna INTERIA.PL

Polecamy

Rekomendacje