Tigmo sa panahon

Ang panahon kanunay nga usa ka problema. Una, lisod alang bisan sa labing hayag nga mga hunahuna nga masabtan kung unsa gyud ang oras. Karon, kung ingon sa atong nasabtan kini sa usa ka sukod, daghan ang nagtuo nga kung wala kini, labing menos sa tradisyonal nga diwa, kini mahimong mas komportable.

"" Gisulat ni Isaac Newton. Nagtuo siya nga ang oras masabtan ra sa matematika. Alang kaniya, ang one-dimensional absolute time ug ang three-dimensional geometry sa Uniberso independente ug bulag nga mga aspeto sa tumong nga realidad, ug sa matag gutlo sa hingpit nga panahon ang tanang panghitabo sa Uniberso dungan nga nahitabo.

Uban sa iyang espesyal nga teorya sa relativity, gitangtang ni Einstein ang konsepto sa dungan nga oras. Sumala sa iyang ideya, ang simultaneity dili usa ka hingpit nga relasyon tali sa mga panghitabo: kung unsa ang dungan sa usa ka frame of reference dili kinahanglan nga dungan sa lain.

Usa ka pananglitan sa pagsabot ni Einstein sa panahon mao ang muon gikan sa cosmic rays. Kini usa ka dili lig-on nga subatomic nga partikulo nga adunay average nga kinabuhi nga 2,2 microseconds. Naporma kini sa ibabaw nga atmospera, ug bisag atong gipaabot nga mobiyahe lang kinig 660 metros (sa gikusgon sa kahayag nga 300 km/s) sa dili pa mabungkag, ang mga epekto sa paglapad sa panahon nagtugot sa mga cosmic muon nga makabiyahe ug kapin sa 000 kilometros ngadto sa nawong sa Yuta. ug dugang pa. . Sa usa ka reference frame sa Yuta, ang mga muon mabuhi og mas taas tungod sa ilang taas nga tulin.

Niadtong 1907, ang kanhi magtutudlo ni Einstein nga si Hermann Minkowski nagpaila sa wanang ug oras isip. Ang spacetime naglihok sama sa usa ka talan-awon diin ang mga partikulo naglihok sa uniberso nga may kalabotan sa usag usa. Bisan pa, kini nga bersyon sa spacetime dili kompleto (tan-awa usab: ). Wala kini naglakip sa grabidad hangtud nga gipaila ni Einstein ang kinatibuk-ang relativity niadtong 1916. Ang panapton sa space-time mao ang padayon, hamis, warped ug deformed sa presensya sa butang ug kusog (2). Ang grabidad mao ang kurbada sa uniberso, nga gipahinabo sa dagkong mga lawas ug uban pang matang sa enerhiya, nga nagtino sa dalan nga agian sa mga butang. Kini nga curvature dinamiko, naglihok samtang ang mga butang molihok. Sama sa giingon sa physicist nga si John Wheeler, "Ang spacetime mopuli sa masa pinaagi sa pagsulti niini kung unsaon paglihok, ug ang masa mokuha sa spacetime pinaagi sa pagsulti niini kung unsaon pagkurba."

2. Ang space-time ni Einstein

Ang panahon ug ang quantum nga kalibutan

Giisip sa kinatibuk-ang teorya sa relativity ang paglabay sa panahon nga padayon ug relatibo, ug gikonsiderar ang paglabay sa panahon nga unibersal ug hingpit sa pinili nga hiwa. Sa 60s, ang usa ka malampuson nga pagsulay sa paghiusa sa kaniadto dili magkauyon nga mga ideya, quantum mechanics ug general relativity misangpot sa gitawag nga Wheeler-DeWitt equation, usa ka lakang padulong sa usa ka teorya. quantum gravity. Kini nga equation nakasulbad sa usa ka problema apan nagmugna og lain. Ang panahon walay bahin niini nga equation. Kini misangpot sa dakong kontrobersiya sa mga pisiko, nga gitawag nilag problema sa panahon.

Carlo Rovelli (3), ang modernong Italyano nga theoretical physicist adunay tino nga opinyon bahin niini nga butang. ", misulat siya sa libro nga "The Secret of Time".

3. Carlo Rovelli ug ang iyang libro

Kadtong miuyon sa interpretasyon sa Copenhagen sa quantum mechanics nagtuo nga ang mga proseso sa quantum nagsunod sa Schrödinger equation, nga simetriko sa panahon ug mitungha gikan sa pagkahugno sa balud sa usa ka function. Sa quantum mekanikal nga bersyon sa entropy, sa diha nga ang entropy mausab, kini dili kainit nga nagaagay, apan impormasyon. Ang ubang mga quantum physicist nangangkon nga nakakaplag sa gigikanan sa pana sa panahon. Nag-ingon sila nga ang enerhiya mawala ug ang mga butang nag-align tungod kay ang elementarya nga mga partikulo nagbugkos kung sila nakig-interact sa usa ka porma sa "quantum entanglement." Si Einstein, kauban ang iyang mga kauban nga si Podolsky ug Rosen, nag-isip sa ingon nga pamatasan nga imposible tungod kay kini sukwahi sa lokal nga realistiko nga pagtan-aw sa hinungdan. Sa unsang paagi ang mga partikulo nga nahimutang layo sa usag usa makig-uban sa usag usa, sila nangutana.

Sa 1964, nakahimo siya og usa ka eksperimento nga pagsulay nga nagsalikway sa mga pangangkon ni Einstein mahitungod sa gitawag nga mga tinago nga mga variable. Busa, kaylap nga gituohan nga ang impormasyon mobiyahe tali sa mga partikulo nga nasabod, nga lagmit mas paspas kay sa mabiyahe sa kahayag. Sa atong nahibaloan, ang panahon wala maglungtad nalambigit nga mga partikulo (4).

Usa ka grupo sa mga physicist sa Hebrew University nga gipangulohan ni Eli Megidish sa Jerusalem mitaho niadtong 2013 nga sila milampos sa pagsal-ot sa mga photon nga wala mag-uban sa panahon. Una, sa unang lakang, nagmugna sila og usa ka nalambigit nga parisan sa mga photon, 1-2. Wala madugay pagkahuman, ilang gisukod ang polarization sa photon 1 (usa ka kabtangan nga naghulagway sa direksyon diin ang kahayag nag-oscillates) - sa ingon "gipatay" kini (stage II). Ang Photon 2 gipadala sa usa ka panaw, ug usa ka bag-ong nalambigit nga pares 3-4 ang naporma (lakang III). Ang Photon 3 dayon gisukod uban sa nagbiyahe nga photon 2 sa paagi nga ang entanglement coefficient "nausab" gikan sa daan nga mga pares (1-2 ug 3-4) ngadto sa bag-ong hiniusang 2-3 (step IV). Paglabay sa pipila ka panahon (stage V) ang polarity sa nag-inusarang buhi nga photon 4 gisukod ug ang mga resulta gitandi sa polarization sa dugay nang patay nga photon 1 (balik sa stage II). Resulta? Ang datos nagpadayag sa presensya sa quantum correlations tali sa mga photon 1 ug 4, "temporally non-local". Kini nagpasabot nga ang pagkalambigit mahimong mahitabo sa duha ka quantum system nga wala pa mag-uban sa panahon.

Si Megidish ug ang iyang mga kauban dili makapugong sa pagpangagpas bahin sa posible nga paghubad sa ilang mga sangputanan. Tingali ang pagsukod sa polarization sa photon 1 sa lakang II sa usa ka paagi nagdirekta sa umaabot nga polarization sa 4, o ang pagsukod sa polarization sa photon 4 sa lakang V sa usa ka paagi pagsulat pag-usab sa miaging polarization nga kahimtang sa photon 1. Parehong pasulong ug paatras, ang quantum correlations nagpakaylap. sa hinungdan nga kahaw-ang tali sa pagkamatay sa usa ka photon ug pagkahimugso sa lain.

Unsa ang gipasabut niini sa usa ka macro scale? Ang mga siyentipiko, nga naghisgot sa posibleng mga implikasyon, naghisgot bahin sa posibilidad nga ang atong mga obserbasyon sa kahayag sa bituon sa usa ka paagi nagdiktar sa polarization sa mga photon 9 bilyon ka tuig na ang milabay.

Usa ka parisan sa Amerikano ug Canadian nga mga pisiko, si Matthew S. Leifer sa Chapman University sa California ug Matthew F. Pusey sa Perimeter Institute for Theoretical Physics sa Ontario, nakamatikod pipila ka tuig na ang milabay nga kon dili kita magpabilin sa kamatuoran nga si Einstein. Ang mga pagsukod nga gihimo sa usa ka partikulo mahimong makita sa nangagi ug sa umaabot, nga mahimong wala’y kalabotan sa kini nga kahimtang. Human sa pagporma pag-usab sa pipila ka mga batakang pangagpas, ang mga siyentista nakamugna ug usa ka modelo base sa Bell's theorem, diin ang wanang giusab ngadto sa panahon. Ang ilang mga kalkulasyon nagpakita kon ngano, sa paghunahuna nga ang panahon kanunay sa unahan, kita mapandol sa mga kontradiksyon.

Sumala kang Carl Rovelli, ang atong tawhanong panglantaw sa panahon dili mabulag nga nalambigit kung giunsa ang paggawi sa thermal energy. Ngano nga ang nangagi ra ang nahibal-an ug dili ang umaabot? Ang yawe, sumala sa siyentista, unidirectional nga pag-agos sa kainit gikan sa mas init nga mga butang ngadto sa mas bugnaw nga mga butang. Ang ice cube nga gilabay sa init nga tasa sa kape makapabugnaw sa kape. Apan ang proseso dili mausab. Ang tawo, isip usa ka matang sa "thermodynamic machine", nagsunod niini nga pana sa panahon ug dili makasabut sa laing direksyon. “Apan kon akong tan-awon ang usa ka mikroskopikong kahimtang,” misulat si Rovelli, “ang kalainan tali sa nangagi ug sa umaabot mawala... sa elementarya nga gramatika sa mga butang walay kalainan tali sa hinungdan ug epekto.”

Ang oras nga gisukod sa quantum fractions

O tingali ang oras mahimong ma-quantize? Ang usa ka bag-o nga mitumaw nga bag-ong teorya nagsugyot nga ang labing gamay nga mahunahuna nga agwat sa panahon dili molapas sa usa ka milyon sa usa ka bilyon sa usa ka bilyon sa usa ka segundo. Ang teorya nagsunod sa usa ka konsepto nga labing menos sukaranan nga kabtangan sa usa ka relo. Sumala sa mga teorista, ang mga sangputanan niini nga pangatarungan makatabang sa paghimo sa usa ka "teorya sa tanan".

Ang konsepto sa quantum time dili bag-o. Modelo sa quantum gravity nagsugyot nga ang oras ma-quantize ug adunay usa ka piho nga rate sa marka. Kini nga ticking cycle mao ang unibersal nga minimum nga yunit, ug walay dimensyon sa oras nga mahimong ubos niini. Morag adunay usa ka kapatagan sa pundasyon sa uniberso nga nagtino sa minimum nga katulin sa tanan nga anaa niini, nga naghatag ug masa sa ubang mga partikulo. Sa kaso niining tibuok-kalibotang orasan, “imbes maghatag ug misa, maghatag kinig panahon,” misaysay ang usa ka pisiko nga nagsugyot sa pagkuwenta sa oras, si Martin Bojowald.

Pinaagi sa pagsundog sa ingon nga unibersal nga orasan, siya ug ang iyang mga kauban sa Pennsylvania State College sa Estados Unidos nagpakita nga kini makahimo og usa ka kalainan sa artipisyal nga atomic nga mga orasan, nga naggamit sa atomic vibrations aron makahimo sa labing tukma nga mga resulta nga nahibal-an. mga pagsukod sa oras. Sumala niini nga modelo, ang atomic nga orasan (5) usahay dili motakdo sa unibersal nga orasan. Kini maglimite sa katukma sa pagsukod sa oras ngadto sa usa ka atomic nga orasan, nga nagpasabot nga ang duha ka lain-laing atomic nga mga orasan mahimong dili motakdo sa gitas-on sa milabay nga panahon. Gihatag nga ang atong labing maayo nga atomic nga mga orasan managsama sa usag usa ug makasukod sa mga ticks hangtod sa 10-19 segundos, o usa sa ikanapulo sa usa ka bilyon nga bahin sa usa ka bilyon sa usa ka segundo, ang sukaranan nga yunit sa oras dili mahimong sobra sa 10-33 segundos. Kini ang mga konklusyon sa usa ka artikulo bahin sa kini nga teorya nga nagpakita kaniadtong Hunyo 2020 sa journal nga Physical Review Letters.

5. Lutetium-based atomic clock sa National University of Singapore.

Ang pagsulay kung ang ingon nga base nga yunit sa oras naglungtad lapas pa sa atong karon nga mga kapabilidad sa teknolohiya, apan ingon og mas dali nga makuha kaysa pagsukod sa oras sa Planck, nga 5,4 × 10-44 segundos.

Ang epekto sa alibangbang dili molihok!

Ang pagtangtang sa oras gikan sa kalibutan sa quantum o pag-quantize niini mahimo’g adunay makapaikag nga mga sangputanan, apan matinud-anon ta, ang sikat nga imahinasyon gimaneho sa lain nga butang, nga mao ang pagbiyahe sa oras.

Mga usa ka tuig ang milabay, ang propesor sa pisika sa Unibersidad sa Connecticut nga si Ronald Mallett misulti sa CNN nga siya nagsulat og usa ka siyentipikong equation nga mahimong gamiton isip basehan sa tinuod nga time machine. Naghimo pa gani siya og usa ka himan aron ihulagway ang usa ka mahinungdanong elemento sa teorya. Nagtuo siya nga posible kini sa teorya paghimo sa oras ngadto sa usa ka loopnga magtugot sa pagbiyahe sa panahon sa nangagi. Naghimo pa gani siya og prototype nga nagpakita kon sa unsang paagi ang mga laser makatabang sa pagkab-ot niini nga tumong. Angay nga hinumdoman nga ang mga kauban ni Mallett dili kombinsido nga ang iyang makina sa oras matuman. Bisan si Mallett miangkon nga ang iyang ideya bug-os nga teoretikal niining puntoha.

Sa ulahing bahin sa 2019, ang New Scientist nagtaho nga ang mga physicist nga sila Barak Shoshani ug Jacob Hauser sa Perimeter Institute sa Canada naghulagway sa usa ka solusyon diin ang usa ka tawo sa teoriya makabiyahe gikan sa usa. news feed sa ikaduha, lumalabay pinaagi sa usa ka lungag sa space-time o usa ka tunel, ingon sa ilang giingon, "mathematics possible". Kini nga modelo nagtuo nga adunay lain-laing parallel universes diin kita makabiyahe, ug adunay usa ka seryoso nga disbentaha - ang pagbiyahe sa oras dili makaapekto sa kaugalingon nga timeline sa mga magpapanaw. Niining paagiha, mahimo nimong maimpluwensyahan ang ubang mga continuum, apan ang usa nga among gisugdan ang panaw nagpabilin nga wala mausab.

Ug tungod kay kita anaa sa space-time continuua, unya uban sa tabang sa quantum nga kompyuter Aron masundog ang pagbiyahe sa oras, gipamatud-an sa mga siyentista nga wala’y "epekto sa alibangbang" sa quantum realm, nga makita sa daghang mga pelikula ug libro sa science fiction. Sa mga eksperimento sa lebel sa quantum, nadaot, daw halos wala mausab, ingon nga ang kamatuoran nag-ayo sa iyang kaugalingon. Usa ka papel sa hilisgutan ang nagpakita karong ting-init sa Psysical Review Letters. "Sa usa ka quantum computer, wala'y mga problema bisan sa pag-simulate sa kaatbang nga ebolusyon sa panahon, o sa pag-simulate sa proseso sa pagbalhin sa proseso balik sa nangagi," mipasabut si Mikolay Sinitsyn, usa ka theoretical physicist sa Los Alamos National Laboratory ug co- tagsulat sa pagtuon. Trabaho. "Makita gyud nato kung unsa ang mahitabo sa komplikado nga kalibutan sa quantum kung mobalik kita sa panahon, magdugang og kadaot ug mobalik. Among nakaplagan nga ang atong unang kalibotan nakalahutay, nga nagpasabot nga walay butterfly effect sa quantum mechanics.”

Kini usa ka dako nga hampak alang kanamo, apan usa usab ka maayong balita alang kanamo. Ang space-time continuum nagmintinar sa integridad, nga wala magtugot sa gagmay nga mga pagbag-o sa pagguba niini. Ngano man? Kini usa ka makapaikag nga pangutana, apan usa ka gamay nga lahi nga hilisgutan kaysa sa panahon mismo.