Særlig relativitet og kronologiens nysgerrige fysik

Den særlige relativitetsteori har ændret den måde, vi tænker på tid og begivenhedernes rækkefølge. Einstein viste berømt, at to begivenheder kan se samtidige ud for en iagttager, men ikke for en anden. Faktisk er det muligt at få to rumligt adskilte begivenheder til at vises i en hvilken som helst rækkefølge ved at vælge at se dem fra forskellige referencerammer.

Men hvad med tre eller flere begivenheder? Forekommer alle mulige tidsbestillinger i en eller anden ramme? Hvis ikke, hvad er begrænsningerne? spørge Alfred Shapere ved University of Kentucky i Lexington og Frank Wilczek fra Massachusetts Institute of Technology i Cambridge. I dag giver de os svaret.

Deres begrundelse viser sig at være enkel. Givet tre begivenheder – A, B og C – er seks mulige bestillinger mulige. Disse begivenheder finder sted i et univers med tre dimensioner af rum og en af ​​tid. I denne firedimensionelle verden er det altid muligt at forbinde disse begivenheder med en trekant, der ligger på et todimensionalt plan.

Shapere og Wilczek viser, at hvis planen af ​​denne trekant er fuldstændig rumlignende – med andre ord, hvis den er vinkelret på tidsdimensionen – så er der en referenceramme, hvor begivenhederne er samtidige, og små transformationer kan producere alle seks rækkefølger .

Men hvis flyet er tidslignende på nogen måde, så bliver visse bestillinger umulige.

De fortsætter med at generalisere dette resultat for et hvilket som helst antal begivenheder i et hvilket som helst antal dimensioner for både flade og buede rumtider.

Og med en sidste opblomstring viser de, hvordan man laver det samme trick baglæns: de udregner egenskaberne for en rumtid givet arten af ​​de kronologier, den tillader.

Det kan have interessante konsekvenser. Kronologien af ​​begivenheder spiller en vigtig rolle i kvantemekanikken. Forestil dig for eksempel tre rumligt adskilte hændelser A, B og C. En observatør kan beskrive disse hændelser ved hjælp af en bølgefunktion, hvor A går forud for B. I så fald kollapser en måling ved A bølgefunktionen, som er tilgængelig for B.

En anden observatør kan dog beskrive begivenhederne ved hjælp af en bølgefunktion, hvor B går forud for A. I dette tilfælde kollapser en måling ved B bølgefunktionen, som er tilgængelig for A.

Nej antag, at kronologien af ​​begivenhederne er begrænset, så A aldrig kan gå forud for både B og C.

Så har vi den ejendommelige situation, at en måling ved A kan forårsage kollaps ved enten B eller C, i forskellige rammer, men aldrig begge dele, siger Shapere og Wilczek.

Det er ikke et paradoks, men det er mærkeligt kunstigt. Det er klart, at der er en vis mangel i den logik, fysikere bruger til at tænke på kvantemekanik på denne måde.

Shapere og Wilczek siger, at de har udviklet denne nye tilgang til kronologi specifikt for at tydeliggøre kvantemekanikkens logik. Vi planlægger at uddybe yderligere på implikationerne af kronologiske forhold for kvanteteoriens logik i fremtidigt arbejde, siger de.

Brug af kronologien af ​​speciel relativitet som en prøveplads for kvantemekanikkens logik kan føre til interessante resultater. Mest spændende ville være en slags konflikt mellem de to teorier, som giver forskellige forudsigelser. Det ville tillade en eksperimentel test.

Selvfølgelig er der allerede en slags konflikt mellem speciel relativitet og kvantemekanik i form af entanglement, det mærkelige kvantefænomen, hvor to legemer deler den samme bølgefunktion, selvom de er rumligt adskilte.

Den grundlæggende karakter af sammenfiltring er et af videnskabens store mysterier. Måske vil Shapere og Wilczeks nye kronologiske tilgang hjælpe.

Ref: arxiv.org/abs/1208.3841 : Begrænsninger på kronologier

skjule