- Zamanın kuantum kökenleri üzerine yeni bir bakış açısı, fizikçiler, evrenin temel yapısını anlamak için zamanın doğasını keşfetmeye çalışıyor. Yeni bir teorik çalışma, zamanın kuantum dünyasında yalnızca bir yanılsama olabileceğini ileri sürüyor.
- Kuantum ve genel görelilik arasındaki zaman çıkmazı, Kuantum mekaniği ve genel görelilik teorileri, zamanı farklı şekillerde tanımlar. Bu teoriler arasındaki çıkmaz, evrenin temel yapısını anlama çabalarını zorlaştırırken, Page ve Wootters mekanizması gibi yeni teorik çerçeveler zamanın kökenlerini aydınlatmak için umut vadeder.
- Zamanın kuantum dünyasındaki sırları, Page ve Wootters mekanizması, zamanın parçacıklar arasındaki kuantum dolanıklık bağlantısı ile nasıl ortaya çıkabileceğini öne sürüyor.
Fizikçiler, alanın başlangıcından bu yana zamanın doğasını anlamak için mücadele ettiler. Ancak yeni bir teorik çalışma, zamanın kuantum seviyesinde dokunulabilir bir yanılsama olabileceğini öne sürüyor.
Yeni bir çalışma, zamanın evrenin temel bir unsuru olmayıp, kuantum tarafından yaratılmış bir yanılsama olabileceğini öne sürüyor.
Zaman, fizikçiler için karmaşık bir sorundur; tutarsızlık en iyi evren teorilerimiz arasındaki , araştırmacıların “her şeyin teorisi” veya evrendeki tüm fiziksel olayları açıklayacak bir çerçeve bulma çabalarını engelleyen bir engel teşkil eder.
Ancak yeni çalışmada, araştırmacılar bu sorunu çözebilecek bir ipucu bulmuş olabileceklerini öne sürüyorlar: zamanı kuantum karmaşasının bir sonucu olarak düşünerek birbirinden çok uzak iki parçacık arasındaki garip bağlantıyı açıklamaya çalışıyorlar. Ekip, bulgularını 10 Mayıs’ta Physical Review A dergisinde yayınladı.
Alessandro Coppo
İtalya Ulusal Araştırma Konseyi’nde fizikçi olan ilk yazar Alessandro Coppo, Live Science’a yaptığı açıklamada şunları belirtti: “Hem klasik yasalarla hem de kuantum yasalarıyla tutarlı olan ve karmaşıklığın bir ürünü olan zamanı tanıtmanın bir yolu var. Saat ve sistem arasındaki uyum, zamanın ortaya çıkmasını sağlayan hayatın temel bir bileşenidir.”
Zaman, mikroskobik dünyayla ilişkimizin en iyi teorisi olan kuantum mekaniğinde değişmeyen bir olgudur – geçmişten günümüze doğru amansız, tek yönlü bir akış şeklinde tanımlanır. – kuantum sistemlerinin tuhaf ve sürekli değişen özelliklerini ölçerken dışarıda kalan ve sadece dış varlıklardaki değişimleri gözlemleyerek, örneğin bir saatin ibrelerine bakarak anlaşılabilir.
Ancak Einstein’ın genel görelilik teorisine göre – ki bu teori bedenlerimizi, yıldızları ve galaksileri tanımlar – zaman uzayla iç içe geçmiştir ve zamanın, uzayın ve kütle çekiminin nasıl işlediği konusunda derinlemesine konuşulur. Bu teoride zaman yüksek hızlarda veya yoğun yerçekimi alanlarında bükülebilir ve genişleyebilir. Bu durum, iki temel gerçeklik teorisini bir çıkmazda bırakır. Bu çıkmaz çözülmeden her şeyi kapsayan tutarlı bir teoriye ulaşmak mümkün değildir.
Kuantum teorisinde ciddi bir tutarsızlık var
Coppo, “Görünüşe göre kuantum teorisinde ciddi bir tutarsızlık var. Biz buna zaman sorunu diyoruz.” dedi. Araştırmacılar bu sorunu çözmek için Page ve Wootters mekanizmasını ortaya attı ve bu teori zamanın kuantum mekaniği içinde nasıl oluştuğunu açıklamak için ortaya atılan bir teoridir.
Bu mekanizma, zaman kavramının, kuantum dolanıklığı adı verilen bir fenomenle ilişkili olduğunu öne sürer. Kuantum dolanıklığı, birbirine bağlı parçacıklar arasında anlık bir ilişki veya etkileşim anlamına gelir. Page ve Wootters’a göre, zamanın varlığı, bu dolanıklık sayesinde ortaya çıkar. Dolanık olmayan bir sistemde zaman kavramı anlamsız veya var olmazken, dolanık bir sistemde zaman, parçacıklar arasındaki bu özel ilişkiden kaynaklanır.
Bu mekanizma, zamanın kuantum dünyasında nasıl işlediğini daha iyi anlamak için önemli bir teorik çerçeve sunar. Özellikle evrenin doğası ve zamanın temel yapısı hakkında derinlemesine bir anlayış sağlamak için kullanılır..
Öte yandan, dolanık olmayan bir sistem için zaman kavramının olmadığını ve sistemlerin evrenin donmuş ve değişmez bir halde olduğunu algıladığını belirtiyorlar. Page ve Wootters mekanizmasını biri titreşen bir harmonik osilatör, diğeri ise saat görevi gören bir dizi küçük mıknatıs olmak üzere iki dolanık ancak etkileşimsiz teorik kuantum durumuna uygulayan fizikçiler, sistemlerinin davranışlarını Schrödinger denklemiyle (bu denklem, parçacığın zamana bağlı olarak nasıl davrandığını gösterir. Yani, parçacığın durumu zamana göre nasıl değişiyor ve enerji seviyeleri ne durumda, bunları hesaplar.) mükemmel bir şekilde tanımlanabileceğini keşfettiler. Ancak, zaman kavramını, ünlü denkleminin onların saat gibi davranan küçük mıknatısların durumlarına göre işlemesi olarak açıkladılar.
Bu içgörü yeni değil, ancak ekibin bir sonraki adımı yeniydi. Önce mıknatıslı saatin, ardından da harmonik osilatörün makroskopik (daha büyük) nesneler olduğunu varsayarak hesaplamalarını iki kez tekrarladılar. Denklemleri klasik fizik denklemlerine basitleştirdiler ve zaman akışının büyük ölçeklerdeki nesneler için bile dolanıklığın bir sonucu olduğunu gösterdiler.
Coppo, “Kuantum fiziğinden başlayıp klasik fiziğe nasıl geçilebileceğini anlamak doğru ve mantıklı bir yoldur, tersi değil” dedi. Diğer fizikçiler, Page ve Wootters mekanizmasını zamanın kuantum kökenleri için ilginç bir fikir olarak görseler de, henüz test edilebilir bir şey ortaya koymadığını belirttiler.
Oxford Üniversitesi’nde kuantum bilgi bilimi profesörü olan Vlatko Vedral, Live Science’a yaptığı açıklamada, “Evet, evrensel zamanı kuantum alanları ve 3 boyutlu uzayın kuantum durumları arasındaki dolanıklık olarak düşünmek matematiksel olarak tutarlı” dedi. Ancak bu resimden yeni veya verimli bir şey çıkıp çıkmayacağını kimse bilmiyor – kuantum fiziği ve genel görelilikte yapılacak değişiklikler ve bunlara karşılık gelen deneysel testler gibi.
Bu şüphelere rağmen, kuantum mekaniğinden yola çıkarak zaman teorileri oluşturmak, deneylerle uyumlu hale getirilebildikleri sürece umut verici bir başlangıç noktası olabilir.
Rochester Üniversitesi’nde teorik fizikçi olan ve çalışmaya katılmayan Adam Frank, Live Science’a verdiği demeçte, “Belki de dolaşıklığın bir rol oynadığı bir şey vardır” dedi. “Belki de zamanı anlamanın tek yolu Tanrı’nın gözünden değil, içeriden, dünyanın bu görünümünü ortaya çıkaran yaşamla ilgili ne olduğunu sorgulayan bir perspektiften bakmaktır.”
Derleyen: Dilan Gicgel