زمان امکان پذیر توهمی ناشی از درهم‌تنیدگی کوانتومی باشد_مستطیل زرد

مطالعات تازه مشخص می کند زمان امکان پذیر از عناصر بنیادین حقیقت فیزیکی ما نباشد. محاسبات تازه از این ایده حمایتمی‌کنند که زمان از درهم‌تنیدگی کوانتومی پدیدار می‌بشود که طی آن دو جسم ارتباطی ناگسستنی و درهم‌تنیده دارند، به‌طوری‌که صرف‌نظر از فاصله آن‌ها، برهم زدن یکی جهت برهم خوردن فرد دیگر می‌بشود.

الساندرو کوپو، پژوهشگر شورای ملی تحقیقات ایتالیا به نیوساینتیست می‌گوید: «قرن‌ها است زمان به‌گفتن یکی از عناصر الزامی و مسلم داخل فیزیک شده است. مبحث زمان در فهمیدن ما از حقیقت چنان ریشه عمیقی داشت که مردم فکر می‌کردند به تعریفی از زمان نیازی نیست».

هنگامی در دهه ۱۹۰۰، نظریه‌های فیزیک کوانتوم و نسبیت عام و خاص دیدگاه‌های متناقضی درمورد زمان اراعه کردند، نحوه فکر دانشمندان درمورد زمان عوض شد.

نسبیت عام و نظریه کوانتوم اجسامی را در مقیاس‌های زیاد متفاوت همانند ستارگان و اتم‌ها توصیف می‌کنند، اما از آن‌جا که همه‌ی این اجرام در یک جهان وجود دارند، تعداد بسیاری از فیزیکدانان اعتقاد دارند تعریف  زمان باید در هر دو مورد با هم سازگار باشد. کوپو و همکارانش به جستوجو این چنین تعریف واحدی بودند. آن‌ها برای دستیابی به این مقصد، ایده‌ی امیدوارکننده اما عجیبی را که مربوط به دهه ۱۹۸۰ می‌شد، تحت چندین آزمون ریاضی قرار دادند.

ایده مبتنی بر این نوشته است که هنگامی می‌بینیم جسمی در طول زمان تحول می‌کند، تنها علت آن است که آن جسم با یک ساعت درهم‌تنیدگی اشکار کرده است. براین‌مبنا، یک ناظر خارجی که بیرون از سیستم درهم‌تنیده ایستاده است، جهانی کاملا ایستا و بدون تحول را می‌بیند. دراین چارچوب، زمان فقط نتیجه‌ای از در‌هم‌تنیدگی است.

کوپو و همکارانش در مدل ریاضی خود، زمان‌سنج را به‌گفتن سیستمی از آهنرباهای تئوریکی کوچک نشان دادند که با نوسانگر کوانتومی یا نسخه کوانتومی یک فنر درهم‌تنیده شده می بود. این چنین مدلی ازنظر ریاضی به‌خوبی تعریف شده است و امکان آزمایش‌های تجربی زیاد تر را فراهم می‌سازد. آن‌ها دریافتند سیستم آن‌ها را می‌توان با نسخه‌ای از معادله معروف شرودینگر توصیف کرد که برای پیش‌بینی حرکت ذرات کوانتومی منفعت گیری می‌بشود. یقیناً دراین‌مورد باید تفاوتی اساسی را نیز داخل معادله کرد: درحالی‌که معادله شرودینگر متغیری دارد که آن را زمان می‌خوانیم، معادله تازه دارای متغیری است که حالات کوانتومی آهنربا را می‌شمارد.

محققان محاسبات خود را با این فکر تکرار کردند که آهنرباها و نوسانگرها به اندازه‌ای بزرگ می باشند که اثرات کوانتومی جهت تحول حرکت آن‌ها بشود. آن‌ها پیش‌بینی کردند حتی برای اجسامی که به جای کوانتومی، کلاسیک به‌نظر می‌رسند، زمان می‌تواند پیامد درهم‌تنیدگی باشد و حق با آن ها می بود. معادلات آن‌ها با معادلاتی مطابقت داشت که فیزیکدانان از قرن نوزدهم برای پیش‌بینی حرکت اجسام کلاسیک از آن‌ها منفعت گیری می‌کردند. با‌این‌حال، متغیری که مرحله های حرکت نوسانگر را اشکار می‌کرد، محصول فرعی درهم‌تنیدگی کوانتومی می بود.

باسیل  آلتای، از دانشگاه لیدز بریتانیا می‌گوید پژوهشگران درحال پیوند زدن زمان کلاسیک و کوانتومی می باشند. او می‌افزاید این حقیقت که پژوهشگران سیستم محکم و خاصی را مطالعه کردند و به متغیری رسیدند که با زمان مرسوم مطابقت دارد، امکان پذیر حتی به این معنی باشد که باید در چارچوب فیزیک کوانتوم درمورد زمان فکر کرد.

حال، بزرگ‌ترین سوال این است که آیا می‌توانیم این ایده‌ها را آزمایش کنیم؟ ولاتکو ودرال از دانشگاه آکسفورد می‌گوید این فکر که زمان حاصل در‌هم‌تنیدگی کوانتومی است، امیدوارکننده است، اما پیش از این که بتوانیم زمان را به طور کامل و دقیق فهمیدن کنیم و آن را به شکل تجربی بازدید کنیم، نیاز است جزئیات بیشتری به معادلات خود اضافه کنیم.

به‌حرف های‌ی ودرال، پژوهش تازه فکر می‌کند دو سیستم درهم‌تنیده با هم تعاملی ندارند، اما این کار امکان پذیر همیشه واقع‌بینانه نباشد. حتی امکان پذیر نیاز باشد زمان‌سنج و اشیاء دیگر با هم تعامل داشته باشند تا درهم‌تنیدگی حاصل بشود. ودرال می‌گوید فهمیدن این نوشته که هنگامی تعامل ادامه اشکار می‌کند، چه اتفاقی برای وقتی می‌افتد که ناشی از درهم‌تنیدگی است، می‌تواند برای تدوین تئوری‌های آزمایش‌پذیر درمورد گرانش کوانتومی زیاد مهم باشد.

یافته‌های مطالعه در مجله‌ی Physical Review A انتشار شده است.