Enigma di u tempu

U tempu hè sempre statu un prublema. Prima, era difficiule ancu per i menti più brillanti di capisce ciò chì u tempu era veramente. Oghje, quandu ci pari chì avemu capitu questu in una certa misura, assai crede chì senza ellu, almenu in u sensu tradiziunale, serà più còmode.

"" Scrittu da Isaac Newton. Cridia chì u tempu puderia esse veramente capitu solu matematicamente. Per ellu, u tempu assolutu unidimensionale è a geometria tridimensionale di l'Universu eranu aspetti indipindenti è separati di a realità objetiva, è in ogni mumentu di u tempu assolutu tutti l'avvenimenti in l'Universu si sò accaduti simultaneamente.

Cù a so teoria speciale di a relatività, Einstein hà eliminatu u cuncettu di tempu simultaneo. Sicondu a so idea, a simultaneità ùn hè micca una relazione assuluta trà avvenimenti: ciò chì hè simultaneamente in un quadru di riferimentu ùn serà micca necessariamente simultaneamente in un altru.

Un esempiu di a cunniscenza di u tempu di Einstein hè u muone da i raghji còsmici. Hè una particella subatomica inestabile cù una vita media di 2,2 microsecondi. Si forma in l'atmosfera suprana, è ancu s'è l'aspittemu chì viaghja solu 660 metri (à a vitezza di a luce 300 000 km/s) prima di disintegra, l'effetti di dilatazione di u tempu permettenu à i muoni còsmici di viaghjà più di 100 chilometri à a superficia di a Terra. è più in là. . In un quadru di riferimentu cù a Terra, i muoni vivenu più longu per via di a so alta velocità.

In u 1907, l'anzianu maestru d'Einstein Hermann Minkowski hà introduttu u spaziu è u tempu cum'è. U spaziu-tempu si cumporta cum'è una scena in quale e particelle si movenu in l'universu relative à l'altri. Tuttavia, sta versione di u spaziu-tempu era incompleta (vede ancu: ). Ùn includeu micca a gravità finu à chì Einstein hà introduttu a relatività generale in u 1916. U tessulu di u spaziu-tempu hè cuntinuu, lisu, deformatu è deformatu da a presenza di materia è energia (2). A gravità hè a curvatura di l'universu, causata da corpi massivi è altre forme d'energia, chì determina a strada chì l'uggetti piglianu. Questa curvatura hè dinamica, si move cum'è l'uggetti si movenu. Cum'è u fisicu John Wheeler dice: "U spaziu-tempu piglia a massa dicendulu cumu si move, è a massa piglia u spaziu-tempu dicendu cumu si curva".

2. U spaziu-tempu di Einstein

U tempu è u mondu quantum

A teoria generale di a relatività cunsidereghja u passaghju di u tempu per esse cuntinuu è relativo, è cunsidereghja u passaghju di u tempu per esse universale è assolutu in a fetta scelta. In l'anni 60, un tentativu successu di cumminà idee precedentemente incompatibili, a meccanica quantistica è a relatività generale hà purtatu à ciò chì hè cunnisciutu cum'è l'equazione Wheeler-DeWitt, un passu versu una teoria. gravità quantistica. Questa equazioni risolviu un prublema, ma hà creatu un altru. U tempu ùn tocca micca parte in questa equazione. Questu hà purtatu à una grande polemica trà i fisici, chì chjamanu u prublema di u tempu.

Carlo Rovelli (3), un fisicu teoricu italianu mudernu hà un parè definitu nantu à sta materia. ", hà scrittu in u libru "U sicretu di u tempu".

3. Carlu Rovelli è u so libru

Quelli chì accunsenu cù l'interpretazione di Copenhagen di a meccanica quantistica crede chì i prucessi quantum ubbidisci à l'equazioni di Schrödinger, chì hè simmetrica in u tempu è nasce da u colapsu di l'onda di una funzione. In a versione quantistica di l'entropia, quandu l'entropia cambia, ùn hè micca u calore chì scorri, ma l'infurmazioni. Certi fisici quantistici dichjaranu chì anu trovu l'origine di a freccia di u tempu. Dicenu chì l'energia si dissipa è l'uggetti si allineanu perchè e particelle elementari si liganu quandu interagiscenu in una forma di "entanglement quantum". Einstein, inseme cù i so culleghi Podolsky è Rosen, anu cunsideratu un tali cumpurtamentu impossibile perchè cuntradite a visione realista lucale di a causalità. Cumu ponu e particelle situate luntanu l'una da l'altra interagisce trà una volta, anu dumandatu.

In u 1964, hà sviluppatu una prova sperimentale chì spruvò l'affirmazioni di Einstein nantu à e cose chjamate variabili nascosti. Dunque, hè largamente crede chì l'infurmazioni viaghja trà e particelle intricate, potenzalmentu più veloce chì a luce pò viaghjà. Quantu sapemu, u tempu ùn esiste micca particelle intrecciate (4).

Un gruppu di fisici in l'Università Ebraica guidata da Eli Megidish in Ghjerusalemme hà dettu in u 2013 ch'elli avianu riesciutu à intrecciare fotoni chì ùn anu micca coesiste in u tempu. Prima, in u primu passu, creanu un paru intricatu di fotoni, 1-2. Pocu dopu, anu misuratu a polarizazione di u fotonu 1 (una pruprietà chì descrive a direzzione in quale a luce oscillate) - cusì "uccidendu" (stadiu II). Photon 2 hè statu mandatu in un viaghju, è un novu paru intricatu 3-4 hè statu furmatu (passu III). U Photon 3 hè statu misuratu inseme cù u fotonu di viaghju 2 in tale manera chì u coefficient d'entanglement "cambiatu" da i vechji coppie (1-2 è 3-4) à u novu cumminatu 2-3 (passu IV). Qualchì tempu dopu (stadiu V) a polarità di l'unicu fotonu sopravvivente 4 hè misurata è i risultati sò paragunati cù a polarizazione di u fotonu mortu longu 1 (turnu in u stadiu II). Risultatu ? I dati palesanu a prisenza di correlazioni quantum trà i fotoni 1 è 4, "temporally non-local". Questu significa chì l'entanglement pò esse in dui sistemi quantum chì ùn anu mai coexistutu in u tempu.

Megiddish è i so culleghi ùn ponu aiutà ma speculate nantu à pussibuli interpretazioni di i so risultati. Forse a misurazione di a polarizazione di u fotonu 1 in u passu II dirige in qualchì modu a futura polarizazione di 4, o a misurazione di a polarizazione di u fotonu 4 in u passu V in qualche modu riscrive u statu di polarizazione precedente di u fotonu 1. Sia in avanti è in daretu, i correlazioni quantum si propaganu. à u vacu causale trà a morte di un fotonu è a nascita di un altru.

Chì significarà questu in una scala macro? I scientisti, discutendu e pussibuli implicazioni, parlanu di a pussibilità chì e nostre osservazioni di a luce di a stella dettanu in qualchì manera a polarizazione di i fotoni 9 miliardi d'anni fà.

Un paru di fisici americani è canadiani, Matthew S. Leifer di l'Università Chapman in California è Matthew F. Pusey di l'Istitutu Perimetru di Fisica Teorica in Ontario, hà nutatu uni pochi d'anni fà chì s'ellu ùn si ferma micca à u fattu chì Einstein. E misurazioni fatte nantu à una particella pò esse riflessa in u passatu è u futuru, chì diventa irrilevante in questa situazione. Dopu a riformulazione di certi ipotesi basi, i scientisti anu sviluppatu un mudellu basatu annantu à u tiorema di Bell in quale u spaziu hè trasfurmatu in u tempu. I so calculi mostranu perchè, supponendu chì u tempu hè sempre avanti, sbattemu in cuntradizioni.

Sicondu Carl Rovelli, a nostra percepzione umana di u tempu hè inestricabilmente ligata à cumu si cumporta l'energia termale. Perchè sapemu solu u passatu è micca u futuru ? A chjave, sicondu u scientist, flussu unidirezionale di calore da l'uggetti più caldi à quelli più freti. Un cubettu di ghiaccio gettatu in una tazza di caffè calda rinfresce u caffè. Ma u prucessu hè irreversibile. L'omu, cum'è una spezia di "macchina termodinamica", seguita sta freccia di u tempu è ùn hè capace di capisce un'altra direzzione. "Ma s'e aghju osservatu un statu microscòpicu", scrive Rovelli, "a diffarenza trà u passatu è u futuru sparisce ... in a grammatica elementare di e cose ùn ci hè micca distinzione trà causa è effettu".

U tempu misuratu in frazioni quantum

O forse u tempu pò esse quantized? Una nova teoria emergente di pocu tempu suggerisce chì u più chjucu intervallu di tempu cuncepibile ùn pò esse più di un milionesimu di bilionisimu di bilionisimu di seconda. A teoria seguita un cuncettu chì hè almenu a pruprietà basica di un orologio. Sicondu i teorichi, e cunsequenze di stu ragiunamentu pò aiutà à creà una "teoria di tuttu".

U cuncettu di u tempu quantum ùn hè micca novu. Mudellu di gravità quantistica prupone chì u tempu sia quantized è avè una certa rata di tick. Stu ciclu di ticking hè l'unità minima universale, è nisuna dimensione di u tempu pò esse menu di questu. Saria cum'è s'ellu ci era un campu à a fundazione di l'universu chì determina a vitezza minima di tuttu in questu, dà massa à altre particeddi. In u casu di stu clock universale, "invece di dà a massa, darà u tempu", spiega un fisicu chì prupone di quantificà u tempu, Martin Bojowald.

By simulating tali un clock universale, ellu è i so culleghi in Pennsylvania State College in i Stati Uniti dimustratu chì faria una diffarenza in orologi atomicu artificiali, chì utilizanu vibrazioni atomicu à pruduce i risultati più precisi cunnisciuti. misurazioni di tempu. Sicondu stu mudellu, u clock atomicu (5) qualchì volta ùn hè micca sincronizatu cù u clock universale. Questu limitaria l'accuratezza di a misurazione di u tempu à un unicu clock atomicu, chì significheghja chì dui orologi atomichi diffirenti puderanu finiscinu per ùn currispondenu à a durata di u periodu passatu. Siccomu i nostri migliori orologi atomichi sò cunsistenti l'una cù l'altri è ponu misurà i ticks finu à 10-19 seconde, o un decimu di un billionth di un billionth di seconda, l'unità di basa di u tempu ùn pò esse più di 10-33 seconde. Eccu i cunclusioni di un articulu nantu à sta tiuria apparsu in ghjugnu 2020 in a rivista Physical Review Letters.

5. Reloju atomicu basatu in luteziu à l'Università Naziunale di Singapore.

Pruvate s'ellu esiste una unità di basa di u tempu hè oltre a nostra capacità tecnologica attuale, ma pare sempre più accessibile chè a misurazione di u tempu di Planck, chì hè 5,4 × 10-44 seconde.

L'effettu di a farfalla ùn funziona micca!

Eliminazione di u tempu da u mondu quantisticu o quantizing pò avè cunsiquenzi interessanti, ma siamu onesti, l'imaginazione populari hè guidata da qualcosa altru, à dì u viaghju in u tempu.

Circa un annu fà, u prufessore di fisica di l'Università di Connecticut Ronald Mallett hà dettu à CNN chì avia scrittu una equazione scientifica chì puderia esse aduprata com'è basa per macchina in tempu reale. Hà ancu custruitu un dispositivu per illustrà un elementu chjave di a teoria. Credu chì hè teoricamente pussibule trasfurmendu u tempu in un cicluchì permette u viaghju in u tempu in u passatu. Hà ancu custruitu un prototipu chì mostra cumu i laser ponu aiutà à ottene stu scopu. Si deve esse nutatu chì i culleghi di Mallett ùn sò micca cunvinti chì a so machina di u tempu si materializà mai. Ancu Mallett ammette chì a so idea hè tutta teorica à questu puntu.

À a fine di u 2019, New Scientist hà dettu chì i fisici Barak Shoshani è Jacob Hauser di l'Istitutu Perimetru in Canada anu descrittu una suluzione in quale una persona puderia teoricamente viaghjà da un nutizia à u sicondu, passendu attraversu un burato in spaziu-tempu o un tunnel, cum'è dicenu, "matematically possible". Stu mudellu assume chì ci sò diversi universi paralleli in quale pudemu viaghjà, è hà un inconveniente seriu - u viaghju in u tempu ùn affetta micca a cronologia di i viaghjatori. In questu modu, pudete influenzà altri continuums, ma quellu da quale avemu principiatu u viaghju resta invariatu.

E postu chì simu in u spaziu-tempu cuntinuu, allora cù l'aiutu di computer quantum Per simulà u viaghju in u tempu, i scientisti anu dimustratu pocu tempu chì ùn ci hè micca "effettu di farfalla" in u regnu quantum, cum'è vistu in parechji filmi è libri di fantascienza. In esperimenti à u livellu quantum, dannatu, apparentemente quasi invariable, cum'è s'ellu a realità guarisce. Un documentu nantu à u sughjettu hè apparsu stu veranu in Lettere di Revisione Psichica. "In un computer quantisticu, ùn ci sò micca prublemi nè cù a simulazione di l'evoluzione opposta in u tempu, nè cù a simulazione di u prucessu di trasfurmà u prucessu in u passatu", spiega Mikolay Sinitsyn, fisicu teoricu in u Laboratoriu Naziunale di Los Alamos è co- autore di u studiu. U travagliu. "Pudemu veramente vede ciò chì succede à u mondu quantisticu cumplessu se andemu in u tempu, aghjunghjenu qualchì dannu è vultemu. Truvemu chì u nostru mondu primordiale hè sopravvissutu, chì significa chì ùn ci hè micca un effettu di farfalla in a meccanica quantistica ".

Questu hè un grande colpu per noi, ma ancu una bona nutizia per noi. U cuntinuu spaziu-tempu mantene l'integrità, ùn permettenu micca i picculi cambiamenti per distrughjenu. Perchè? Questa hè una quistione interessante, ma un tema un pocu sfarente di u tempu stessu.