O teorie simetrică celei cuantice a fost dezvoltată de niște fizicieni din Bruxelles
Fizicienii de la the Université libre de Bruxelles au pus la punct o formulă complet simetrică a teoriei cuantice care stabileşte o legătură exactă dintre asimetrie şi faptul că ne aducem aminte trecutul şi nu viitorul – un fenomen pe care fizicianul Stephen Hawking l-a numit săgeata „psihologică” a timpului, scrie noulpamant.ro, care citează sciencedaily.com.
Legile mecanicii clasice sunt independente de direcţia vectorului timp, însă dacă acelaşi lucru este adevărat în cazul mecanicii cuantice a fost un subiect puternic de dezbatere. În timp ce există un consens în legătură cu faptul că legile ce guvernează sistemele cuantice izolate sunt asimetrice din punct de vedere temporal, măsurătorile schimbă starea unui sistem potrivit regulilor ce apar ce par să se menţină mai departe în timp, existând o diferenţă de opinie în legătură cu interpretarea acestui efect.
Studiul oferă noi înţelegeri ale conceptelor de liber arbitru şi cauzalitate, sugerând faptul că nu trebuie să considerăm cauzalitatea un pricipiu fundamental al fizicii. De asemenea acesta extinde limitele teoremei din fizica cuantică pe care i-o datorăm lui Eugene Paul Wigner, punctând către noi direcţii de căutare în fizică dincolo de modelele cunoscute. Descoperirile lui Ognyan Oreshkov şi Nicolas Cerf au fost publicate în revistă Nature Physics.
Ideea prin care alegerile noastre din prezent pot influenţa evenimente din viitor dar nu şi din trecut este reflectată în regulile teoriei cuantice standard ca principiu pe care fizicienii cuantici îl numesc „cauzalitate”.
Pentru a înţelege acest concept, autorii noului studiu au analizat ce înseamnă conceptul alegerii în contextul teoriei cuantice actuale. De exemplu, credem că un experimentator poate alege ce măsurătoare să facă asupra unui sistem, însă nu finalitatea măsurătorii. În mod similar, potrivit pricipiului cauzalităţii, alegerea măsurătorii poate fi corelată doar cu finalitatea măsurătorilor din viitor, în timp ce finalitatea măsurătorilor poate fi corelată atât cu măsurătorile din trecut cât şi din viitor. Cercetătorii sunt de acord că proprietatea definitorie în funcţie de care interpretăm variabilă ce descrie măsurătoarea, care este alegerea experimentatorului, şi nu finalitatea măsurătorii, poate fi cunoscută înainte ca măsurătoarea propriu zisa să aibă loc.
Din această perspectivă, pricipiul cauzalităţii poate fi înţeles că o constrângere asupra informaţilor disponibile în legătură cu diverse variabile în momente diferite de timp. Aceasta constrângere nu este simetrică în timp, deoarece atât alegerea măsurătorii cât şi finalitatea măsurătorii pot fi cunoscute posteriori. Acest fapt, potrivit studiului, este un exemplu de asimetrie implicită în formularea standard a teoriei cuantice.
„Teoria cuantică a fost formulată pe concepte asimetrice ce reflectă faptul că putem cunoaşte trecutul şi suntem interesaţi în prezicerea viitorului. Însă conceptul de probabilitate este independent de timp, iar din perspectiva fizicii are sens să formulăm teoria în termeni fundamental simetrici”, declară Ognyan Oreshkov, conducătorul acestui studiu. Pentru acest lucru, autorii propun adoptarea unei noi noţiuni de măsurătoare ce nu este definită doar de variabilele din trecut, ci poate depinde de variabilele din viitor. „În abordarea pe care o propunem, măsurătorile nu sunt interpretate ca fiind «alegeri libere» ale agenţilor, ci pur şi simplu descriu informaţiile legate de posibilele evenimente din diferite regiuni ale spațiu-timpului”, spune Nicolas Cerf, co-autor al studiului şi şef al the Centre for Quantum Information and Communication at ULB.
În formularea simetrică a teoriei cuantice ce urmează această abordare, principiul cauzalităţii şi săgeata psihologică a timpului sunt amândouă condiţii ce se nasc din ceea ce fizicienii numesc condiţie limită – parametrii ce se bazează pe predicţiile făcute de către teorie, dar ale căror valori pot fi aleatorii în principiu. De aceea, de exemplu, potrivit noii formulări, este posibil ca, în unele părţi ale Universului, cauzalitatea să poată fi violată.
O altă consecinţă a formulării simetrice în timp este faptul că aceasta devine o extensie a teorie fundamentale postulate de către Wigner, ce caracterizează reprezentarea matematică a sistemelor fizice şi este modelul principal pentru înţelegerea multor fenomene, precum ce particule elementare pot exista. Studiul arata ca în noua frmula, simetriile pot fi reprezentate în moduri care nu erau permise de către formulele standard, ceea ce ar putea avea implicaţii nebănuite. O posibilitate ce se speculează că este posibilă este aceea că asemenea simetrii ar putea fi relevante în gravitaţia cuantică, pentru că acestea au tipul de transformare ce se presupune că apar în prezenţa unei găuri negre.
„Munca noastră demonstrează că dacă noi credem că simetria timpului trebuie să fie o proprietate a legilor fundamentale ale fizicii, trebuie să considerăm posibilitatea existenţei unor fenomene dincolo de ceea ce se poate imagina prin teoria cunatica standard. Dacă astfel de fenomene chiar există şi unde am putea să le căutăm este o mare întrebare la care încercăm să răspundem”, explica Oreshkov.
Olimpia Diaconiuc