Denboraren igarkizuna

Denbora beti izan da arazo bat. Lehen, gogorik bikainenentzat ere zaila zen ulertzea benetan zer zen denbora. Gaur egun, hori neurri batean ulertzen dugula iruditzen zaigunean, askok uste dute hori gabe, zentzu tradizionalean behintzat, erosoagoa izango dela.

"" Isaac Newtonek idatzia. Denbora benetan matematikoki bakarrik uler zitekeela uste zuen. Harentzat, dimentsio bakarreko denbora absolutua eta Unibertsoaren hiru dimentsioko geometria errealitate objektiboaren alderdi independente eta bereiziak ziren, eta denbora absolutuko une bakoitzean Unibertsoko gertaera guztiak aldi berean gertatzen ziren.

Erlatibitatearen teoria bereziarekin, Einsteinek aldibereko denboraren kontzeptua kendu zuen. Bere ideiaren arabera, aldiberekotasuna ez da gertaeren arteko harreman absolutua: erreferentzia-esparru batean aldi berean dagoena ez da zertan beste batean aldi berean egongo.

Einsteinek denboraren ulermenaren adibide bat izpi kosmikoen muoia da. Partikula subatomiko ezegonkorra da, batez beste 2,2 mikrosegundoko bizi-iraupena duena. Goiko atmosferan sortzen da, eta desegin baino lehen 660 metro baino ez dituela (argiaren 300 km/s-ko abiaduran) bidaiatzea espero badugu ere, denboraren dilatazio-efektuei esker, muoi kosmikoek 000 kilometro baino gehiago egin ditzakete Lurraren gainazalean. eta aurrerago. . Lurrarekin duen erreferentzia-marko batean, muoiak luzeago bizi dira abiadura handia dela eta.

1907an, Hermann Minkowski Einsteinen irakasle ohiak espazioa eta denbora sartu zituen. Espazio-denbora partikulak unibertsoan elkarren aldean mugitzen diren eszena baten antzera jokatzen du. Hala ere, espazio-denboraren bertsio hau osatu gabe zegoen (ikusi ere: ). Ez zuen grabitatea sartu Einsteinek 1916an erlatibitate orokorra sartu zuen arte. Espazio-denboraren ehuna etengabea, leuna, okertua eta deformatua da materiaren eta energiaren presentziak (2). Grabitatea unibertsoaren kurbadura da, gorputz masiboek eta beste energia forma batzuek eragindakoa, objektuek hartzen duten bidea zehazten duena. Kurbadura hau dinamikoa da, objektuak mugitzen diren heinean mugitzen da. John Wheeler fisikariak dioen bezala, "espazio-denborak masa hartzen du nola mugitzen den esanez, eta masak espazio-denbora hartzen du nola kurbatzen den esanez".

2. Einsteinen espazio-denbora

Denbora eta mundu kuantikoa

Erlatibitatearen teoria orokorrak denboraren joana etengabea eta erlatiboa dela uste du, eta denboraren joana unibertsala eta absolutua dela aukeratutako zatian. 60ko hamarkadan, aurretik bateraezinak ziren ideiak, mekanika kuantikoa eta erlatibitate orokorra uztartzeko saiakera arrakastatsuak Wheeler-DeWitt ekuazioa deritzona ekarri zuen, teoria baterako urratsa. grabitate kuantikoa. Ekuazio honek problema bat ebatzi zuen baina beste bat sortu zuen. Denborak ez du parte hartzen ekuazio honetan. Horrek polemika handia sortu du fisikarien artean, denboraren arazoa deitzen diotena.

Carlo Rovelli (3), Italiako fisikari teoriko moderno batek iritzi zehatza du gai honi buruz. “, idatzi zuen “Denboraren sekretua” liburuan.

3. Carlo Rovelli eta bere liburua

Mekanika kuantikoaren Kopenhageko interpretazioarekin ados daudenek uste dute prozesu kuantikoek Schrödingerren ekuazioari men egiten diotela, zeina denboran simetrikoa den eta funtzio baten uhin-kolapsotik sortzen dena. Entropiaren bertsio mekaniko kuantikoan, entropia aldatzen denean, ez da beroa isurtzen dena, informazioa baizik. Fisikari kuantiko batzuek denboraren geziaren jatorria aurkitu dutela diote. Energia xahutzen eta objektuak lerrokatzen direla diote, oinarrizko partikulak elkarreragin egiten dutenean "entanglement kuantiko" moduan lotzen direlako. Einsteinek, Podolsky eta Rosen lankideekin batera, jokaera hori ezinezkotzat jo zuen, kausalitateari buruzko tokiko ikuspegi errealistarekin kontraesanean zegoelako. Elkarrengandik urrun dauden partikulek nola elkarreragin dezakete aldi berean, galdetu zuten.

1964an, proba esperimental bat garatu zuen, Einsteinek ezkutuko aldagaiak deiturikoen inguruko baieztapenak gezurtatu zituena. Horregatik, informazio zabala da partikulen artean korapilatuta bidaiatzen duela, potentzialki argiak bidaiatu dezakeena baino azkarrago. Dakigunez, denbora ez da existitzen korapilatutako partikulak (4).

Eli Megidish-ek Jerusalemen zuzendutako Hebrear Unibertsitateko fisikari talde batek 2013an jakinarazi zuen garaian elkarrekin bizi ez ziren fotoiak korapilatzea lortu zutela. Lehenik eta behin, lehen urratsean, fotoi pare korapilatsu bat sortu zuten, 1-2. Handik gutxira, 1 fotoiaren polarizazioa neurtu zuten (argiak oszilatzen duen noranzkoa deskribatzen duen propietatea), eta horrela "hil" egin zuten (II. etapa). 2. fotoia bidaia batera bidali zen, eta 3-4 bikote korapilatsu berria osatu zen (III. urratsa). Ondoren 3. fotoia neurtu zen 2. fotoi ibiltariarekin batera, non korapilatze-koefizientea "aldatu" zen bikote zaharretatik (1-2 eta 3-4) 2-3 konbinatu berrira (IV urratsa). Denbora pixka bat geroago (V. etapa) bizirik dagoen 4 fotoi bakarraren polaritatea neurtzen da eta emaitzak luze hildako 1 fotoiaren polarizazioarekin alderatzen dira (II. etapara). Emaitza? Datuek 1. eta 4. fotoien arteko korrelazio kuantikoen presentzia agerian utzi zuten, "aldi baterako ez-lokalak". Horrek esan nahi du korapilazioa denboran elkarrekin bizi izan ez diren bi sistema kuantikotan gerta daitekeela.

Megiddish eta bere lankideek ezin dute beren emaitzen interpretazio posibleei buruz espekulatu. Beharbada, II. urratseko 1. fotoiaren polarizazioaren neurketak 4ren etorkizuneko polarizazioa bideratzen du nolabait, edo V. urratseko 4. fotoiaren polarizazioaren neurketak 1. fotoiaren aurreko polarizazio egoera gainidazten du nolabait. Bai aurrera zein atzera, korrelazio kuantikoak hedatzen dira. fotoi baten heriotzaren eta beste baten jaiotzaren arteko kausa hutsuneari.

Zer esan nahi du horrek makro-eskala batean? Zientzialariek, izan ditzaketen inplikazioei buruz eztabaidatuz, izarren argiaren behaketak nolabait fotoien polarizazioa duela 9 mila milioi urte agindu izanaren aukerari buruz hitz egiten dute.

Amerikako eta Kanadako fisikari bikote batek, Kaliforniako Chapman Unibertsitateko Matthew S. Leifer eta Ontarioko Fisika Teorikoko Perimetro Institutuko Matthew F. Pusey-k, duela urte batzuk ohartu ziren Einstein hori ez badugu atxikitzen. Partikula batean egindako neurketak iraganean eta etorkizunean isla daitezke, eta egoera honetan garrantzirik eza bihurtzen da. Oinarrizko suposizio batzuk birformulatu ondoren, zientzialariek Bell-en teoreman oinarritutako eredu bat garatu zuten, non espazioa denbora bihurtzen den. Haien kalkuluek erakusten dute zergatik, denbora beti aurretik dagoela suposatuz, kontraesanekin estropezu egiten dugun.

Carl Rovelliren arabera, denboraren giza pertzepzioa energia termikoen jokabidearekin erabat lotuta dago. Zergatik ezagutzen dugu iragana bakarrik eta ez etorkizuna? Gakoa, zientzialariaren arabera, objektu beroagoetatik hotzagoetara bero-fluxua norabide bakarrekoa. Kafe bero batera botatako izotz kubo batek kafea hozten du. Baina prozesua atzeraezina da. Gizakia, “makina termodinamiko” moduko bat bezala, denboraren gezi horri jarraitzen dio eta ezin du beste norabide bat ulertu. "Baina egoera mikroskopiko bat ikusten badut", idazten du Rovellik, "iraganaren eta etorkizunaren arteko aldea desagertzen da... gauzen oinarrizko gramatikan ez dago kausa eta efektuaren arteko bereizketarik".

Zatiki kuantikoetan neurtutako denbora

Edo agian denbora kuantifikatu daiteke? Duela gutxi sortu den teoria berri batek iradokitzen du pentsa daitekeen denbora-tarterik txikienak ezin duela segundo baten bilioenaren milioiren bat gainditu. Teoriak erloju baten oinarrizko propietatea den kontzeptu bati jarraitzen dio. Teorikoen ustez, arrazoibide horren ondorioek «guztiaren teoria» sortzen lagun dezakete.

Denbora kuantikoaren kontzeptua ez da berria. Grabitate kuantikoaren eredua denbora kuantifikatu eta tick-tasa jakin bat izatea proposatzen du. Ticking-ziklo hau gutxieneko unitate unibertsala da, eta ezin da denbora-dimentsio hori baino txikiagoa izan. Unibertsoaren oinarrian bertan dagoen guztiaren mugimendu-abiadura minimoa zehazten duen eremu bat egongo balitz bezala litzateke, beste partikulei masa emanez. Erloju unibertsal honen kasuan, «masa eman beharrean, denbora emango du», azaldu du Martin Bojowaldek denbora kuantifikatzea proposatzen duen fisikari batek.

Halako erloju unibertsala simulatuz, berak eta Estatu Batuetako Pennsylvania State College-ko bere lankideek erakutsi zuten aldea egingo lukeela erloju atomiko artifizialetan, bibrazio atomikoak erabiltzen baitituzte ezagutzen diren emaitzarik zehatzenak lortzeko. denbora-neurketak. Eredu honen arabera, erloju atomikoa (5) batzuetan ez zen sinkronizatzen erloju unibertsalarekin. Horrek denboraren neurketaren zehaztasuna erloju atomiko bakar batera mugatuko luke, hau da, bi erloju atomiko ezberdinek iragandako aldiaren iraupenarekin bat ez datozenak izan daitezke. Gure erloju atomiko onenak bata bestearekin koherenteak direla eta 10-19 segundora arteko aktak neur ditzaketela, edo bilioirenaren hamarren bat segundoren bat, oinarrizko denbora-unitatea ezin da 10-33 segundo baino gehiago izan. Hauek dira Physical Review Letters aldizkarian 2020ko ekainean agertutako teoria honi buruzko artikulu baten ondorioak.

5. Lutezion oinarritutako erloju atomikoa Singapurreko Unibertsitate Nazionalean.

Oinarrizko denbora-unitate hori existitzen den ala ez probatzea gure egungo gaitasun teknologikoetatik kanpo dago, baina oraindik eskuragarriagoa dirudi Planck-en denbora neurtzea baino, hau da, 5,4 × 10-44 segundo.

Tximeleta efektuak ez du funtzionatzen!

Denbora mundu kuantikotik kentzeak edo hura kuantifikatzeak ondorio interesgarriak izan ditzake, baina zintzoak izan gaitezen, herri irudimena beste zerbaitek gidatzen du, denboraren bidaiak alegia.

Duela urtebete inguru, Ronald Mallett Connecticuteko Unibertsitateko fisika irakasleak CNNri esan zion oinarri gisa erabil zitekeen ekuazio zientifiko bat idatzi zuela. denbora errealeko makina. Gailu bat ere eraiki zuen teoriaren funtsezko elementu bat ilustratzeko. Teorikoki posible dela uste du denbora begizta bihurtuziraganera denboran bidaiatzea ahalbidetuko lukeena. Prototipo bat ere eraiki zuen, laserrak helburu hori lortzen nola lagundu dezakeen erakusten duena. Kontuan izan behar da Mallett-en lankideak ez daudela sinetsita bere denboraren makina inoiz gauzatuko denik. Mallett-ek ere onartzen du bere ideia guztiz teorikoa dela puntu honetan.

2019aren amaieran, New Scientist-ek jakinarazi zuen Kanadako Perimeter Instituteko Barak Shoshani eta Jacob Hauser fisikariek pertsona batek teorikoki batetik bidaiatzeko irtenbide bat deskribatu zuela. albiste jarioa bigarrenari, pasatuz zulo baten bidez espazio-denbora edo tunel bat, esaten den bezala, «matematikoki posible». Eredu honek bidaiatu dezakegun unibertso paralelo desberdinak daudela suposatzen du, eta eragozpen larri bat du: denbora bidaiak ez du bidaiarien denbora-lerroan eragiten. Horrela, beste continuum batzuetan eragin dezakezu, baina bidaia hasi genuenak ez du aldaketarik izaten.

Eta espazio-denborazko continuan gaudenez gero, ren laguntzaz ordenagailu kuantikoa Denboran bidaiak simulatzeko, zientzia fikziozko film eta liburu askotan ikusten den bezala, eremu kuantikoan "tximeleta efektu"rik ez dagoela frogatu dute zientzialariek. Maila kuantikoko esperimentuetan, kaltetuta, itxuraz ia aldatu gabe, errealitatea bere burua sendatuko balu bezala. Gaiari buruzko artikulu bat udan agertu zen Psysical Review Letters aldizkarian. "Konputagailu kuantikoan, ez dago arazorik ez kontrako bilakaera denboran simulatzeko, ezta prozesua iraganera eramateko prozesua simulatzeko ere", azaldu du Mikolay Sinitsynek, Los Alamos National Laboratory-ko fisikari teorikoak eta ko- ikerketaren egilea. Lana. "Benetan ikus dezakegu zer gertatzen den mundu kuantiko konplexuarekin denboran atzera egiten badugu, kalte batzuk gehitzen baditugu eta atzera egiten badugu. Gure lehen munduak bizirik iraun duela aurkitzen dugu, eta horrek esan nahi du ez dagoela tximeleta efekturik mekanika kuantikoan».

Kolpe handia da guretzat, baina baita berri ona ere guretzat. Espazio-denborazko continuumak osotasuna mantentzen du, aldaketa txikiek hura suntsitzen uzten ez dutenean. Zergatik? Galdera interesgarria da, baina denbora bera baino gai apur bat ezberdina da.