Zaman tapmacası

Zaman həmişə problem olub. Birincisi, hətta ən parlaq ağıllar üçün də zamanın nə olduğunu başa düşmək çətin idi. Bu gün bizə elə görünəndə ki, biz bunu müəyyən dərəcədə başa düşürük, çoxları inanır ki, onsuz, ən azı ənənəvi mənada, daha rahat olacaq.

"" İsaak Nyuton tərəfindən yazılmışdır. O hesab edirdi ki, vaxtı ancaq riyazi olaraq həqiqətən dərk etmək olar. Onun üçün birölçülü mütləq zaman və Kainatın üçölçülü həndəsəsi obyektiv reallığın müstəqil və ayrı-ayrı tərəfləri idi və mütləq zamanın hər anında Kainatdakı bütün hadisələr eyni vaxtda baş verirdi.

Eynşteyn xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi ilə eyni vaxtda zaman anlayışını aradan qaldırdı. Onun fikrincə, simultanlıq hadisələr arasında mütləq əlaqə deyil: bir istinad çərçivəsində eyni vaxtda olan şey mütləq digərində eyni vaxtda olmayacaq.

Eynşteynin zaman anlayışına misal olaraq kosmik şüalardan gələn muonu göstərmək olar. Bu, orta ömrü 2,2 mikrosaniyə olan qeyri-sabit atomaltı hissəcikdir. O, atmosferin yuxarı hissəsində əmələ gəlir və parçalanmadan əvvəl onun cəmi 660 metr (işıq sürəti 300 km/s) qət etməsini gözləsək də, zamanın genişlənməsi effektləri kosmik müonların Yer səthinə 000 kilometrdən çox məsafə qət etməsinə imkan verir. və daha çox. . Yerlə bir arayış çərçivəsində, müonlar yüksək sürətlərinə görə daha uzun yaşayırlar.

1907-ci ildə Eynşteynin keçmiş müəllimi Hermann Minkowski məkan və vaxtı təqdim etdi. Kosmos zaman özünü hissəciklərin bir-birinə nisbətən kainatda hərəkət etdiyi bir səhnə kimi aparır. Bununla belə, kosmos-zamanın bu versiyası natamam idi (həmçinin bax: ). Eynşteyn 1916-cı ildə ümumi nisbi nəzəriyyəni təqdim edənə qədər bu, cazibə qüvvəsini əhatə etmirdi. Məkan-zamanın toxuması maddə və enerjinin iştirakı ilə davamlı, hamar, əyilmiş və deformasiyaya uğramışdır (2). Cazibə qüvvəsi, cisimlərin keçdiyi yolu müəyyən edən kütləvi cisimlər və digər enerji formalarının yaratdığı kainatın əyriliyidir. Bu əyrilik dinamikdir, cisimlər hərəkət etdikcə hərəkət edir. Fizik John Wheeler'in dediyi kimi, "Kosmos-zaman ona necə hərəkət edəcəyini söyləyərək kütləni ələ keçirir, kütlə isə ona necə əyiləcəyini söyləyərək kosmos-zamanı ələ keçirir."

2. Eynşteynin məkan-zamanı

Zaman və kvant dünyası

Ümumi nisbilik nəzəriyyəsi zamanın keçidini davamlı və nisbi hesab edir və seçilmiş dilimdə zamanın keçməsini universal və mütləq hesab edir. 60-cı illərdə əvvəllər bir-birinə uyğun gəlməyən ideyaları, kvant mexanikasını və ümumi nisbi nəzəriyyəni birləşdirmək üçün uğurlu cəhd Wheeler-DeWitt tənliyi kimi tanınan nəzəriyyəyə doğru bir addım atdı. kvant cazibə qüvvəsi. Bu tənlik bir problemi həll etdi, digərini yaratdı. Zaman bu tənlikdə heç bir rol oynamır. Bu, fiziklər arasında zaman problemi adlandırdıqları böyük bir mübahisəyə səbəb oldu.

Karlo Rovelli (3), müasir italyan nəzəri fiziki bu məsələdə qəti fikirdədir. ", o, "Zamanın sirri" kitabında yazdı.

3. Carlo Rovelli və onun kitabı

Kvant mexanikasının Kopenhagen şərhi ilə razılaşanlar hesab edirlər ki, kvant prosesləri zaman baxımından simmetrik olan və funksiyanın dalğa dağılmasından yaranan Şrödinger tənliyinə tabe olur. Entropiyanın kvant mexaniki versiyasında entropiya dəyişdikdə istilik deyil, informasiya axır. Bəzi kvant fizikləri zaman oxunun mənşəyini tapdıqlarını iddia edirlər. Onlar deyirlər ki, elementar hissəciklər “kvant dolaşıqlığı” şəklində qarşılıqlı əlaqədə olduqda birləşdiyi üçün enerji dağılır və cisimlər düzülür. Eynşteyn həmkarları Podolski və Rozenlə birlikdə belə davranışı qeyri-mümkün hesab edirdi, çünki bu, yerli realist səbəb əlaqəsinə ziddir. Bir-birindən uzaqda yerləşən hissəciklər bir anda bir-biri ilə necə qarşılıqlı əlaqədə ola bilər, soruşdular.

1964-cü ildə o, Eynşteynin gizli dəyişənlər haqqındakı iddialarını təkzib edən eksperimental test hazırladı. Beləliklə, məlumatın dolaşıq hissəciklər arasında işığın keçə biləcəyindən potensial olaraq daha sürətli yayıldığına inanılır. Bildiyimiz qədər, zaman üçün mövcud deyil dolaşıq hissəciklər (4).

Yerusəlimdə Eli Megidişin rəhbərlik etdiyi İvrit Universitetində bir qrup fizik 2013-cü ildə bir vaxtda bir arada mövcud olmayan fotonları dolaşmağa müvəffəq olduqlarını bildirdi. Birincisi, ilk addımda, 1-2 olan dolaşmış foton cütü yaratdılar. Qısa müddətdən sonra onlar foton 1-in qütbləşməsini (işığın salındığı istiqaməti təsvir edən xüsusiyyət) ölçdülər - bununla da onu "öldürdülər" (II mərhələ). Foton 2 səyahətə göndərildi və yeni dolaşıq 3-4 cütü əmələ gəldi (III addım). Sonra foton 3 səyahət edən foton 2 ilə birlikdə elə ölçüldü ki, dolaşıqlıq əmsalı köhnə cütlərdən (1-2 və 3-4) yeni birləşmiş 2-3-ə (IV addım) "dəyişdi". Bir müddət sonra (V mərhələ) yeganə sağ qalan foton 4-ün polaritesi ölçülür və nəticələr çoxdan ölmüş foton 1-in qütbləşməsi ilə müqayisə edilir (II mərhələdə). Nəticə? Məlumatlar 1 və 4-cü fotonlar arasında "müvəqqəti olaraq yerli olmayan" kvant korrelyasiyasının mövcudluğunu ortaya qoydu. Bu o deməkdir ki, qarmaqarışıqlıq heç vaxt bir yerdə olmamış iki kvant sistemində baş verə bilər.

Megiddish və onun həmkarları nəticələrinin mümkün şərhləri haqqında fərziyyələr etməyə kömək edə bilməzlər. Ola bilsin ki, II addımda 1-ci fotonun qütbləşməsinin ölçülməsi hansısa yolla 4-ün gələcək qütbləşməsini istiqamətləndirir və ya V addımda fotonun 4-ün qütbləşməsinin ölçülməsi birtəhər fotonun 1-ci qütbləşmə vəziyyətini yenidən yazır. Həm irəli, həm də geriyə kvant korrelyasiyaları yayılır. bir fotonun ölümü ilə digərinin doğulması arasındakı səbəb-nəticə boşluğuna.

Bu makro miqyasda nə deməkdir? Mümkün nəticələri müzakirə edən elm adamları, ulduz işığına dair müşahidələrimizin 9 milyard il əvvəl fotonların qütbləşməsini bir şəkildə diktə etməsi ehtimalından danışırlar.

Bir cüt amerikalı və kanadalı fiziklər, Kaliforniyadakı Çapman Universitetindən Metyu S. Leifer və Ontariodakı Nəzəri Fizika Perimetr İnstitutundan Metyu F. Pyusi bir neçə il əvvəl qeyd etdilər ki, Eynşteyn faktına sadiq qalmasaq. Bir hissəcik üzərində aparılan ölçmələr keçmişdə və gələcəkdə əks oluna bilər ki, bu da bu vəziyyətdə əhəmiyyətsiz olur. Bəzi əsas fərziyyələri yenidən formalaşdırdıqdan sonra alimlər Bell teoreminə əsaslanan və məkanın zamana çevrildiyi bir model hazırladılar. Onların hesablamaları göstərir ki, zamanın həmişə qabaqda olduğunu fərz etsək, niyə ziddiyyətlər üzərində büdrəyirik.

Karl Rovelliyə görə, insanın zaman qavrayışımız istilik enerjisinin necə davranması ilə ayrılmaz şəkildə bağlıdır. Niyə biz yalnız keçmişi bilirik, gələcəyi yox? Əsas, alimin fikrincə, isti cisimlərdən daha soyuq olanlara bir istiqamətli istilik axını. İsti bir fincan qəhvəyə atılan buz kubu qəhvəni soyuyur. Amma proses geri dönməzdir. İnsan bir növ "termodinamik maşın" olaraq zamanın bu oxunu izləyir və başqa istiqaməti dərk edə bilmir. Rovelli yazır: "Ancaq mikroskopik bir vəziyyəti müşahidə etsəm, keçmişlə gələcək arasındakı fərq yox olur... şeylərin elementar qrammatikasında səbəb və nəticə arasında heç bir fərq yoxdur."

Kvant fraksiyaları ilə ölçülən vaxt

Və ya bəlkə vaxtı kəmiyyətləşdirmək olar? Bu yaxınlarda ortaya çıxan yeni bir nəzəriyyə təklif edir ki, ən kiçik vaxt intervalı saniyənin milyardda bir milyardda birindən çox ola bilməz. Nəzəriyyə, ən azı bir saatın əsas xüsusiyyəti olan bir konsepsiyaya əsaslanır. Nəzəriyyəçilərin fikrincə, bu mülahizənin nəticələri “hər şeyin nəzəriyyəsi”ni yaratmağa kömək edə bilər.

Kvant vaxtı anlayışı yeni deyil. Kvant cazibəsinin modeli təklif edir ki, vaxt kvantlaşdırılsın və müəyyən bir qeyd dərəcəsi var. Bu işarələmə dövrü universal minimum vahiddir və heç bir zaman ölçüsü bundan az ola bilməz. Sanki kainatın təməlində içindəki hər şeyin minimum sürətini təyin edən, digər hissəciklərə kütlə verən bir sahə var idi. Bu universal saat vəziyyətində, "kütlə vermək əvəzinə, vaxt verəcəkdir" deyə vaxtı kvantlamağı təklif edən bir fizik Martin Bojowald izah edir.

Belə bir universal saatı simulyasiya edərək, o və ABŞ-ın Pensilvaniya Dövlət Kollecindəki həmkarları məlum olan ən dəqiq nəticələri əldə etmək üçün atom vibrasiyasından istifadə edən süni atom saatlarında fərq yaradacağını göstərdilər. vaxt ölçmələri. Bu modelə görə, atom saatı (5) bəzən universal saatla sinxronlaşmır. Bu, vaxtın ölçülməsinin dəqiqliyini tək bir atom saatı ilə məhdudlaşdıracaq, yəni iki fərqli atom saatı keçən dövrün uzunluğuna uyğun gəlməyə bilər. Nəzərə alsaq ki, ən yaxşı atom saatlarımız bir-birinə uyğundur və gənələri 10-19 saniyəyə və ya saniyənin milyardda birinin milyardda birinin onda birinə qədər ölçə bilir, əsas vaxt vahidi 10-33 saniyədən çox ola bilməz. Bu, 2020-ci ilin iyununda Physical Review Letters jurnalında çıxan bu nəzəriyyə ilə bağlı məqalənin nəticələridir.

5. Sinqapur Milli Universitetində lütetium əsaslı atom saatı.

Belə bir əsas vaxt vahidinin olub-olmadığını yoxlamaq bizim hazırkı texnoloji imkanlarımızdan kənardır, lakin hələ də 5,4 × 10-44 saniyə olan Plank vaxtını ölçməkdən daha əlçatan görünür.

Kəpənək effekti işləmir!

Zamanı kvant dünyasından çıxarmaq və ya onun miqdarını ölçmək maraqlı nəticələrə səbəb ola bilər, amma düzünü desək, məşhur təxəyyül başqa bir şeylə, yəni zamanla səyahətlə idarə olunur.

Təxminən bir il əvvəl Konnektikut Universitetinin fizika professoru Ronald Mallett CNN-ə müsahibəsində əsas kimi istifadə oluna biləcək elmi tənlik yazdığını söylədi. real vaxt maşını. O, hətta nəzəriyyənin əsas elementini təsvir etmək üçün bir cihaz düzəltdi. O, bunun nəzəri cəhətdən mümkün olduğuna inanır zamanı döngəyə çevirməkkeçmişə zamanda səyahət etməyə imkan verəcək. O, hətta lazerlərin bu məqsədə çatmağa necə kömək edə biləcəyini göstərən bir prototip hazırladı. Qeyd edək ki, Mallettin həmkarları onun zaman maşınının nə vaxtsa reallaşacağına əmin deyillər. Hətta Mallett belə etiraf edir ki, onun ideyası bu məqamda tamamilə nəzəri xarakter daşıyır.

2019-cu ilin sonlarında New Scientist, Kanadadakı Perimetr İnstitutundan fiziklər Barak Shoshani və Jacob Hauzerin bir insanın nəzəri olaraq bir yerdən səyahət edə biləcəyi bir həll təsvir etdiyini bildirdi. xəbər lenti ikinciyə, keçir bir deşik vasitəsilə məkan-zaman və ya tunel, necə deyərlər, “riyazi olaraq mümkündür”. Bu model bizim səyahət edə biləcəyimiz müxtəlif paralel kainatların olduğunu güman edir və ciddi bir çatışmazlığa malikdir - zamanda səyahət səyahətçilərin öz zaman qrafikinə təsir göstərmir. Bu yolla siz digər kontinuumlara təsir edə bilərsiniz, lakin səyahətə başladığımız yol dəyişməz olaraq qalır.

Və biz məkan-zaman continua içində olduğumuz üçün, o zaman köməyi ilə kvant kompüteri Zamanda səyahəti simulyasiya etmək üçün alimlər bu yaxınlarda sübut etdilər ki, bir çox elmi fantastika filmlərində və kitablarında göründüyü kimi kvant aləmində “kəpənək effekti” yoxdur. Kvant səviyyəsində aparılan təcrübələrdə zədələnmiş, demək olar ki, dəyişməz görünür, sanki reallıq özünü sağaldır. Mövzu ilə bağlı bir məqalə bu yay Psysical Review Letters-də çıxdı. Los Alamos Milli Laboratoriyasının nəzəri fizikası və həmkarı Mikolay Sinitsyn izah etdi: "Kvant kompüterində nə əks təkamülü simulyasiya etmək, nə də prosesi keçmişə qaytarmaq prosesini simulyasiya etməkdə heç bir problem yoxdur". tədqiqatın müəllifidir. iş. “Vaxtı geri götürsək, bir az zərər əlavə etsək və geri qayıtsaq, mürəkkəb kvant dünyasına nə baş verdiyini həqiqətən görə bilərik. İlkin dünyamızın sağ qaldığını görürük, yəni kvant mexanikasında kəpənək effekti yoxdur”.

Bu, bizim üçün böyük zərbədir, həm də bizim üçün yaxşı xəbərdir. Kosmos-zaman kontinuumu bütövlüyü qoruyur, kiçik dəyişikliklərin onu məhv etməsinə imkan vermir. Niyə? Bu maraqlı sualdır, lakin zamanın özündən bir qədər fərqli mövzudur.