Orizonturile extreme din spațiu ar putea atrage stările cuantice în realitate

Printr-un amestec complex de experimente și teorie, fizicienii au descoperit că un motor construit pe baza matematicii probabilităților ticăie sub fațada realității.

Denumită în termeni vagi interpretarea de la Copenhaga, această abordare a teoriei care stă la baza mecanicii cuantice spune că totul poate fi descris ca o posibilitate – până când suntem forțați să o descriem ca o realitate. Dar ce înseamnă asta?

• De ce ne curge nasul de la mâncarea picantă?
• Sunt alimentele fermentate bune pentru intestine sau doar delicioase?

În ciuda deceniilor de experimente și filosofare, diferența dintre proprietățile nesigure ale unui sistem cuantic și o măsurătoare pe care o vedem cu toții cu ochii noștri abia dacă s-a micșorat. Cu toate acestea, nu suntem mai aproape de înțelegerea naturii realității decât erau acei fizicieni timpurii la sfârșitul anilor 1920.

Unii cercetători cred că ar putea fi găsite indicii în spațiul dintre fizica cuantică și o altă teorie născută la începutul secolului XX – faimoasa teorie generală a relativității a lui Einstein. Anul trecut, un mic grup de fizicieni de la Universitatea din Chicago a susținut că simpla prezență a unei găuri negre undeva în apropiere trage de sforile unei mase aflate într-o confuzie de stări cuantice și o obligă să aleagă o singură soartă.

Teioria care stă la baza mecanicii cuantice

Acum, ei au revenit cu o predicție de urmărire, prezentându-și punctele de vedere cu privire la diferite tipuri de orizonturi, publicat în arXiv.

Imaginați-vă o mică bucată de materie care iese din întuneric în interiorul unei cutii închise. Nevăzută, ea există într-o neclaritate de posibilități. Nu are o singură locație în umbră, nu are o anumită rotație, nu are un anumit impuls. Important este că orice lumină pe care o emite se află, de asemenea, pe un spectru infinit de posibilități.

Această particulă zumzăie cu potențial într-o undă care, teoretic, se răspândește în infinit. Este posibil să comparăm acest spectru de posibilități cu el însuși în același mod în care o undă de pe suprafața unui iaz se poate diviza și recombina pentru a forma un model de interferență recognoscibil, de fapt.

Cu toate acestea, fiecare ciocnire și fiecare împingere a acestei unde, pe măsură ce se răspândește, o încurcă cu o alta, limitând gama de posibilități de care dispune. Modelul său de interferență se schimbă vizibil, limitând rezultatele sale într-un proces pe care fizicienii îl descriu ca fiind o pierdere de coerență.

Ce presupune interpretarea de la Copenhaga?

Acesta este procesul pe care fizicienii Daine Danielson, Gautam Satishchandran și Robert Wald l-au luat în considerare într-un experiment de gândire care ar duce la un paradox intrigant. Un fizician care trage cu ochiul în interiorul cutiei pentru a detecta lumina emisă de particulă se va încurca în mod inevitabil pe sine și mediul înconjurător cu undele particulei ascunse, provocând un anumit grad de decoerență.

Dar ce s-ar întâmpla dacă ar exista o a doua persoană care să se uite peste umărul său și care să surprindă cu proprii ochi lumina emisă de particulă? De asemenea, prin încurcarea lor cu lumina emisă de particulă, ar constrânge și mai mult posibilitățile din unda particulei, modificând-o și mai mult. Și dacă al doilea observator s-ar afla pe o planetă îndepărtată, la ani lumină distanță, privind cutia printr-un telescop? Aici lucrurile devin ciudate, scrie ScienceAlert.

În ciuda anilor necesari pentru ca undele electromagnetice de lumină să iasă din cutie, cel de-al doilea observator ar continua să se întrepătrundă cu particula. Conform teoriei cuantice, acest lucru ar trebui să provoace, de asemenea, o schimbare notabilă în unda particulei, o schimbare pe care primul observator ar putea-o vedea cu mult înainte ca al său coleg de pe o lume îndepărtată să înceapă să-și instaleze telescopul.

Un orizont din care informațiile nu mai pot scăpa

Dar dacă cel de-al doilea observator se află în adâncul unei găuri negre? Lumina din cutie ar putea aluneca cu ușurință peste orizontul acesteia, ajungând în abisul de spațiu-timp distrus, dar, conform regulilor relativității generale, nu există nicio posibilitate ca informațiile despre soarta sa încurcată cu cel de-al doilea observator să poată ieși din nou. Ori ceea ce știm despre fizica cuantică este greșit, ori avem probleme serioase de rezolvat cu relativitatea generală.

Sau, conform lui Danielson, Satishchandran și Wald, cel de-al doilea observator este irelevant. Acea linie fără întoarcere care înconjoară o gaură neagră, cunoscută sub numele de orizontul evenimentelor, servește drept observator, provocând în cele din urmă decoerența. Ca o mulțime de ochi gigantici în Cosmos, care urmăresc desfășurarea Universului.

Găurile negre nu sunt singurele fenomene în care spațiul-timp se întinde într-o stradă cu sens unic. De fapt, orice obiect care se apropie de viteza luminii și care accelerează suficient de mult va avea în cele din urmă un fel de orizont din care informațiile pe care le emite nu se vor mai putea întoarce niciodată. Potrivit celui mai recent studiu al trioului, aceste „orizonturi Rindler” ar putea produce, de asemenea, un tip similar de decoerență în stările cuantice.

Această cercetare a fost publicată în arXiv.

Vă recomandăm să mai citiți și:

China anunță că a atins supremația cuantică

O echipă de cercetători susține că poate da timpul înapoi într-un sistem cuantic

Ford a folosit un computer cuantic pentru a găsi materiale mai bune pentru baterii de vehicule electrice

Mecanica cuantică ne arată cum pot cercetătorii să vadă „lucruri” fără să le privească