Gjëegjëzë e kohës

Koha ka qenë gjithmonë një problem. Së pari, ishte e vështirë edhe për mendjet më të shkëlqyera të kuptonin se çfarë ishte koha në të vërtetë. Sot, kur na duket se e kuptojmë deri diku këtë, shumë besojnë se pa të, të paktën në kuptimin tradicional, do të jetë më komode.

"" Shkruar nga Isaac Newton. Ai besonte se koha mund të kuptohej vërtet vetëm matematikisht. Për të, koha absolute njëdimensionale dhe gjeometria tredimensionale e Universit ishin aspekte të pavarura dhe të veçanta të realitetit objektiv, dhe në çdo moment të kohës absolute, të gjitha ngjarjet në Univers ndodhën njëkohësisht.

Me teorinë e tij speciale të relativitetit, Ajnshtajni hoqi konceptin e kohës së njëkohshme. Sipas idesë së tij, njëkohshmëria nuk është një marrëdhënie absolute midis ngjarjeve: ajo që është njëkohësisht në një kornizë referimi nuk do të jetë domosdoshmërisht njëkohësisht në një tjetër.

Një shembull i të kuptuarit të kohës nga Ajnshtajni është muoni nga rrezet kozmike. Është një grimcë nënatomike e paqëndrueshme me jetëgjatësi mesatare prej 2,2 mikrosekonda. Ai formohet në pjesën e sipërme të atmosferës dhe megjithëse presim që ai të udhëtojë vetëm 660 metra (me shpejtësinë e dritës 300 km/s) përpara se të shpërbëhet, efektet e zgjerimit të kohës lejojnë muonët kozmikë të udhëtojnë mbi 000 kilometra në sipërfaqen e Tokës. dhe më tej. . Në një kornizë referimi me Tokën, muonët jetojnë më gjatë për shkak të shpejtësisë së tyre të lartë.

Në vitin 1907, ish-mësuesi i Ajnshtajnit Hermann Minkowski prezantoi hapësirën dhe kohën si. Hapësira koha sillet si një skenë në të cilën grimcat lëvizin në univers në lidhje me njëra-tjetrën. Megjithatë, ky version i hapësirë-kohës ishte i paplotë (Shiko gjithashtu: ). Ai nuk përfshiu gravitetin derisa Ajnshtajni prezantoi relativitetin e përgjithshëm në 1916. Pëlhura e hapësirë-kohës është e vazhdueshme, e lëmuar, e deformuar dhe e deformuar nga prania e materies dhe energjisë (2). Graviteti është lakimi i universit, i shkaktuar nga trupa masivë dhe forma të tjera të energjisë, që përcakton rrugën që marrin objektet. Kjo lakim është dinamike, lëviz ndërsa objektet lëvizin. Siç thotë fizikani John Wheeler, "Hapësira-koha merr përsipër masën duke i thënë se si të lëvizë, dhe masa merr hapësirën kohë duke i thënë se si të përkulet".

2. Hapësira-koha e Ajnshtajnit

Koha dhe bota kuantike

Teoria e përgjithshme e relativitetit e konsideron kalimin e kohës si të vazhdueshme dhe relative, dhe e konsideron kalimin e kohës si universale dhe absolute në pjesën e zgjedhur. Në vitet 60, një përpjekje e suksesshme për të kombinuar idetë më parë të papajtueshme, mekanikën kuantike dhe relativitetin e përgjithshëm çoi në atë që njihet si ekuacioni Wheeler-DeWitt, një hap drejt teorisë. graviteti kuantik. Ky ekuacion zgjidhi një problem por krijoi një tjetër. Koha nuk luan asnjë rol në këtë ekuacion. Kjo ka çuar në një polemikë të madhe mes fizikantëve, të cilin ata e quajnë problemi i kohës.

Carlo Rovelli (3), një fizikan teorik modern italian ka një mendim të caktuar për këtë çështje. “, ka shkruar ai në librin “Sekreti i kohës”.

3. Carlo Rovelli dhe libri i tij

Ata që pajtohen me interpretimin e Kopenhagës të mekanikës kuantike besojnë se proceset kuantike i binden ekuacionit të Shrodingerit, i cili është simetrik në kohë dhe lind nga kolapsi i valës së një funksioni. Në versionin mekanik kuantik të entropisë, kur entropia ndryshon, nuk rrjedh nxehtësia, por informacioni. Disa fizikantë kuantikë pretendojnë se kanë gjetur origjinën e shigjetës së kohës. Ata thonë se energjia shpërndahet dhe objektet rreshtohen sepse grimcat elementare lidhen së bashku ndërsa ndërveprojnë në një formë "ngatërrimi kuantik". Ajnshtajni, së bashku me kolegët e tij Podolsky dhe Rosen, e panë këtë sjellje si të pamundur sepse binte në kundërshtim me pikëpamjen realiste lokale të shkakësisë. Si munden grimcat e vendosura larg njëra-tjetrës të ndërveprojnë me njëra-tjetrën menjëherë, pyetën ata.

Në vitin 1964, ai zhvilloi një test eksperimental që hodhi poshtë pretendimet e Ajnshtajnit për të ashtuquajturat variabla të fshehura. Prandaj, besohet gjerësisht se informacioni udhëton midis grimcave të ngatërruara, potencialisht më shpejt sesa mund të udhëtojë drita. Me sa dimë, koha nuk ekziston për grimcat e ngatërruara (4).

Një grup fizikantësh në Universitetin Hebraik të udhëhequr nga Eli Megidish në Jerusalem raportuan në vitin 2013 se kishin arritur të ngatërronin fotone që nuk bashkëjetonin në kohë. Së pari, në hapin e parë, ata krijuan një çift fotonesh të ngatërruar, 1-2. Menjëherë pas kësaj, ata matën polarizimin e fotonit 1 (një veti që përshkruan drejtimin në të cilin drita lëkundet) - duke e "vrarë" atë (faza II). Fotoni 2 u dërgua në një udhëtim dhe u formua një çift i ri i ngatërruar 3-4 (hapi III). Fotoni 3 u mat më pas së bashku me fotonin udhëtues 2 në atë mënyrë që koeficienti i ngatërrimit "ndryshoi" nga çiftet e vjetra (1-2 dhe 3-4) në 2-3 të kombinuar të ri (hapi IV). Pak kohë më vonë (faza V) matet polariteti i fotonit 4 të vetëm të mbijetuar dhe rezultatet krahasohen me polarizimin e fotonit 1 të vdekur prej kohësh (në fazën II). Rezultati? Të dhënat zbuluan praninë e korrelacioneve kuantike midis fotoneve 1 dhe 4, "përkohësisht jo lokale". Kjo do të thotë që ngatërrimi mund të ndodhë në dy sisteme kuantike që nuk kanë bashkëjetuar kurrë në kohë.

Megiddish dhe kolegët e tij nuk mund të mos spekulojnë rreth interpretimeve të mundshme të rezultateve të tyre. Ndoshta matja e polarizimit të fotonit 1 në hapin II drejton disi polarizimin e ardhshëm të 4, ose matja e polarizimit të fotonit 4 në hapin V në një farë mënyre mbishkruan gjendjen e mëparshme të polarizimit të fotonit 1. Si në drejtimet përpara ashtu edhe prapa, kuantike korrelacionet përhapen në zbrazëtinë shkakësore midis vdekjes së një fotoni dhe lindjes së një tjetri.

Çfarë do të thotë kjo në një shkallë makro? Shkencëtarët, duke diskutuar implikimet e mundshme, flasin për mundësinë që vëzhgimet tona të dritës së yjeve të diktuan disi polarizimin e fotoneve 9 miliardë vjet më parë.

Një palë fizikanësh amerikanë dhe kanadezë, Matthew S. Leifer në Universitetin Chapman në Kaliforni dhe Matthew F. Pusey në Institutin Perimeter për Fizikën Teoretike në Ontario, vunë re disa vite më parë se nëse nuk i përmbahemi faktit se Ajnshtajni. Matjet e bëra në një grimcë mund të reflektohen në të kaluarën dhe të ardhmen, gjë që bëhet e parëndësishme në këtë situatë. Pas riformulimit të disa supozimeve bazë, shkencëtarët zhvilluan një model të bazuar në teoremën e Bell-it në të cilin hapësira shndërrohet në kohë. Llogaritjet e tyre tregojnë pse, duke supozuar se koha është gjithmonë përpara, ne pengohemi te kontradiktat.

Sipas Carl Rovelli, perceptimi ynë njerëzor për kohën është i lidhur pazgjidhshmërisht me mënyrën se si sillet energjia termike. Pse dimë vetëm të kaluarën dhe jo të ardhmen? Çelësi, sipas shkencëtarit, rrjedha e njëanshme e nxehtësisë nga objektet më të ngrohta në ato më të ftohta. Një kub akulli i hedhur në një filxhan kafeje të nxehtë ftoh kafen. Por procesi është i pakthyeshëm. Njeriu, si një lloj “makine termodinamike”, ndjek këtë shigjetë të kohës dhe nuk është në gjendje të kuptojë një drejtim tjetër. "Por nëse vëzhgoj një gjendje mikroskopike," shkruan Rovelli, "ndryshimi midis së shkuarës dhe së ardhmes zhduket… në gramatikën elementare të gjërave nuk ka dallim midis shkakut dhe pasojës."

Koha e matur në fraksione kuantike

Apo ndoshta koha mund të kuantizohet? Një teori e re e shfaqur kohët e fundit sugjeron se intervali më i vogël i imagjinueshëm i kohës nuk mund të kalojë një të miliontën e një të miliardta të një miliarda të sekondës. Teoria ndjek një koncept që është të paktën vetia themelore e një ore. Sipas teoricienëve, pasojat e këtij arsyetimi mund të ndihmojnë në krijimin e një "teorie të gjithçkaje".

Koncepti i kohës kuantike nuk është i ri. Modeli i gravitetit kuantik propozon që koha të kuantizohet dhe të ketë një normë të caktuar tik-takimi. Ky cikël tik-takimi është njësia minimale universale dhe asnjë dimension kohor nuk mund të jetë më i vogël se ky. Do të ishte sikur të kishte një fushë në themelin e universit që përcakton shpejtësinë minimale të lëvizjes së çdo gjëje në të, duke i dhënë masë grimcave të tjera. Në rastin e kësaj ore universale, "në vend që të japë masë, ajo do të japë kohë", shpjegon një fizikant që propozon të kuantizohet koha, Martin Bojowald.

Duke modeluar një orë të tillë universale, ai dhe kolegët e tij në Kolegjin Shtetëror të Pensilvanisë në Shtetet e Bashkuara treguan se do të bënte një ndryshim në orët atomike artificiale, të cilat përdorin dridhje atomike për të prodhuar rezultatet më të sakta të njohura. matjet e kohës. Sipas këtij modeli, ora atomike (5) ndonjëherë nuk sinkronizohej me orën universale. Kjo do të kufizonte saktësinë e matjes së kohës në një orë të vetme atomike, që do të thotë se dy orë të ndryshme atomike mund të përfundojnë të mos përputhen me gjatësinë e periudhës së kaluar. Duke pasur parasysh se orët tona më të mira atomike janë në përputhje me njëra-tjetrën dhe mund të matin tik-takimet deri në 10-19 sekonda, ose një të dhjetën e një të miliarda e një miliarda të sekondës, njësia bazë e kohës nuk mund të jetë më shumë se 10-33 sekonda. Këto janë përfundimet e një artikulli mbi këtë teori që u shfaq në qershor 2020 në revistën Physical Review Letters.

5. Ora atomike me bazë lutetium në Universitetin Kombëtar të Singaporit.

Testimi nëse ekziston një njësi e tillë bazë e kohës është përtej aftësive tona teknologjike aktuale, por gjithsesi duket më e arritshme sesa matja e kohës Planck, e cila është 5,4 × 10-44 sekonda.

Efekti i fluturës nuk funksionon!

Heqja e kohës nga bota kuantike ose kuantizimi i saj mund të ketë pasoja interesante, por le të jemi të sinqertë, imagjinata popullore drejtohet nga diçka tjetër, pikërisht udhëtimi në kohë.

Rreth një vit më parë, profesori i fizikës i Universitetit të Konektikatit, Ronald Mallett i tha CNN se ai kishte shkruar një ekuacion shkencor që mund të përdoret si bazë për makinë në kohë reale. Ai madje ndërtoi një pajisje për të ilustruar një element kyç të teorisë. Ai beson se teorikisht është e mundur duke e kthyer kohën në një lakqë do të lejonte udhëtimin në kohë në të kaluarën. Ai madje ndërtoi një prototip që tregon se si lazerët mund të ndihmojnë në arritjen e këtij qëllimi. Duhet të theksohet se kolegët e Mallett nuk janë të bindur se makina e tij e kohës do të materializohet ndonjëherë. Edhe Mallett pranon se ideja e tij është tërësisht teorike në këtë pikë.

Në fund të vitit 2019, New Scientist raportoi se fizikanët Barak Shoshani dhe Jacob Hauser nga Instituti Perimeter në Kanada përshkruan një zgjidhje në të cilën një person mund të udhëtonte teorikisht nga një Ushqim Lajm tek e dyta, duke kaluar përmes një vrime në hapësirë-kohë ose një tunel, siç thonë ata, "matematikisht i mundshëm". Ky model supozon se ka universe të ndryshme paralele në të cilat ne mund të udhëtojmë, dhe ka një pengesë serioze - udhëtimi në kohë nuk ndikon në afatin kohor të vetë udhëtarëve. Në këtë mënyrë, ju mund të ndikoni në vazhdimësi të tjera, por ajo nga e cila nisëm udhëtimin mbetet e pandryshuar.

Dhe meqenëse jemi në vazhdimësi hapësirë-kohore, atëherë me ndihmën e kompjuter kuantik Për të simuluar udhëtimin në kohë, shkencëtarët kohët e fundit vërtetuan se sfera kuantike nuk ka "efektin e fluturës" që shihet në shumë filma dhe libra fantashkencë. Në eksperimentet në nivel kuantik, i dëmtuar, në dukje pothuajse i pandryshuar, sikur realiteti po shëron vetveten. Një punim mbi këtë temë u shfaq këtë verë në Psysical Review Letters. "Në një kompjuter kuantik, nuk ka probleme as me simulimin e evolucionit të kundërt në kohë, as me simulimin e procesit të zhvendosjes së procesit në të kaluarën," shpjegoi Mikolay Sinitsyn, një fizikant teorik në Laboratorin Kombëtar të Los Alamos dhe bashkë- autor i studimit. Puna. “Ne mund të shohim vërtet se çfarë ndodh me botën komplekse kuantike nëse kthehemi pas në kohë, shtojmë disa dëme dhe kthehemi prapa. Ne zbulojmë se bota jonë fillestare ka mbijetuar, që do të thotë se nuk ka asnjë efekt fluture në mekanikën kuantike.

Kjo është një goditje e madhe për ne, por edhe një lajm i mirë për ne. Vazhdimësia hapësirë-kohë ruan integritetin, duke mos lejuar që ndryshimet e vogla ta shkatërrojnë atë. Pse? Kjo është një pyetje interesante, por një temë paksa e ndryshme nga vetë koha.