Bir gözlemcinin kuantum nesnesinin bozukluğunu veya entropisini nasıl değiştirebileceğine dair yeni bir anlayış, yerçekiminin kuantum alemiyle nasıl etkileşime girdiğini araştırmamıza yardımcı olabilir.
İçinde olduğumuz gibi kavisli bir uzay-zamanda, bir kuantum nesnenin entropisi, ölçtüğünüzde nasıl seyahat ettiğinize bağlıdır.
Evrenin fiziği ile ilgili en iyi iki teorimiz – kuantum mekaniği ve genel görelilik – genellikle kabul edemez. Fizikçiler onları bir asırdan fazla bir süredir birleştirmeye çalışıyorlar ve şimdi araştırmacılar çatışmadıkları bir yer buldular. Bu örnekten çalışmak, daha genel, evren çapında bir teori oluşturmak için kapıları açabilir.
Her şey, Brezilya’daki Goiás Federal Üniversitesi’ndeki Lucas Céleri’nin bir kuantum nesnesinin bozukluğu nasıl biriktirdiği veya entropisinin nasıl değiştiğini gösterdiği bir sezgi ile başladı. Gözlemcinin bir nesnenin entropisini ölçen ve uzay ve zaman boyunca nasıl hareket ettiklerini tahmin etti.
Bu zaten hem kuantum fiziğinde hem de Einstein’ın yerçekimi teorisi olan genel görelilik teorisinde geçerlidir. Kuantum nesneleri için, bir gözlemci onlarla etkileşime girene kadar durumlarını mutlak kesinlik ile tanımlamak imkansızdır. Genel görelilikte, farklı gözlemciler, uzay-zamanlarda nerede olduklarına bağlı olarak kendi saatlerinde farklı zamanlar görürler, çünkü uzay-zaman kavislidir ve bu zamanı etkiler. Céleri ve meslektaşları şimdi karışıma entropi eklediler ve gözlemciye bağımlı olabileceğini buldular.
Araştırmacılar, dört boyutlu uzay-zaman boyunca seyahat eden ve aynı şeyi yapan bir gözlemci ile etkileşime giren bir sarkaç veya bir yayın kuantum versiyonu olan bir kuantum osilatörünü matematiksel olarak incelediler. Gözlemcinin ve kuantum osilatörünün dünya çizgileri olarak adlandırdığı yollar farklıydı: kavisli uzay-zamanın farklı kısımlarından geçtiler.
Gözlemci osilatörün entropisini iki kez ölçtü ve daha sonra bu iki sayı arasındaki değişikliği hesapladıysa, sonuç deneycinin dünya hattının osilatörden ne kadar farklı olduğu ile ilgiliydi. Uzay zamanından birincisinden farklı hareket eden başka bir gözlemcinin eklenmesi, entropideki değişiklik için yeni bir sayı üretecektir, çünkü ikinci gözlemcinin de farklı bir dünya çizgisi olacaktır.
“Diyelim ki sistemle ofisinizde olduğumuzu ve ikimiz de (entropi) ölçümler yapıyoruz, sonra orada kalıyorsunuz, ama bir uçak alıp dünyaya uçuyorum, sonra ofisinize geri dönüyorum. Sonra tekrar ölçümler yapıyoruz. Farklı şeyler göreceğiz çünkü dünya çizgim sizinkinden farklı olacak ”diyor Céleri.
Avustralya’daki Queensland Üniversitesi’ndeki Gerard Milburn, bu sonucun genel göreliliği ve entropinin her zaman artması gerektiğini söyleyen ikinci termodinamik yasasının bir ifadesini yeni ve ilginç bir şekilde birleştirdiğini söylüyor.
Fikir kulağa geldiği kadar şaşırtıcı değil, ancak bir nesnenin entropisinin değişebileceği tüm yolları anlayamamıza katkıda bulunuyor, diyor Erickson Tjoa, Almanya’daki Max Planck Kuantum Optik Enstitüsü’nden. Aynı zamanda kuantum teorisinin ve genel göreliliğin çatışmamasının bir örneğidir-iki teori, kara delikler gibi uzay zamanında daha aşırı noktalarda uyumsuz olmasına rağmen.
Yeni sonuç aynı zamanda kuantum nesnelerinin kavisli uzay-zamanında nasıl var olduğuna dair daha büyük bir resmin bir parçası, diyor Ivette Fuentes Guridi, İngiltere’deki Southampton Üniversitesi. Bu tür sorular inanılmaz derecede ilginç, ancak bir osilatör yerine kuantum alanlarına uygulandığında daha titiz ve geniş kapsamlı cevaplara sahip olabilirler. Bunun nedeni, alanların uzayda her yerde uzanmasıdır, bu nedenle uzay-zaman eğriliği nedeniyle nasıl değiştikleri hakkında herhangi bir ifade, yerçekimi ve kuantum fiziğinin ne zaman birleşebileceği veya birleştirilemeyeceği konusunda evren çapında anlayışımıza katkıda bulunacaktır. Araştırmacılar zaten argümanlarını bu yönde genişletmek için çalışıyorlar, ancak bu tür çalışmaların çok daha matematiksel olarak zorlayıcı olması muhtemeldir.
Virginia Tech’teki Djordje Minic, yeni çalışmanın, özellikle kuantum fiziğinin yeni somut deneysel testlerine yol açarsa, bazı büyük sonuçlara yol açabileceğini söylüyor. Bir kuantum nesnesinin özelliklerinin gözlemcisinin bağımlılığının ampirik olarak araştırılması, tüm nesneleri kavisli uzay-zamanda tanımlayabilen yeni bir teori bulmanın bir yolu olabilir. Ve bu, başka bir teorinin kuantum teorisinden bile daha temel bir teorinin “buzdağının ucu” olabileceğini söylüyor.
