Yayınlanan bir makalede İletişim FiziğiUniversité Libre de Bruxelles ve Viyana’daki Kuantum Optik ve Kuantum Bilgileri Enstitüsü’nden araştırmacılar, fiziği kuantum referans çerçevelerine göre tanımlamak için yeni bir çerçeve sunarak, daha önce tanınmayan “ekstra parçacıkların” önemini ortaya koyuyor.
Herhangi bir deneyde, fiziksel bir ilgi miktarının belirlenmesi her zaman bir referans çerçevesine dayanır. Örneğin, bir olayın gerçekleşme süresinin belirlenmesi sadece bir saate göre mantıklıdır. Benzer şekilde, bir parçacığın konumu genellikle diğer parçacıklara göre tanımlanır. Referans çerçeveleri tipik olarak klasik sistemler olarak ele alınır, yani diğer referans çerçevelerine göre ölçüldüğünde belirli değerlere sahip oldukları varsayılır.
Ancak, bildiğimiz kadarıyla, her sistem nihayetinde kuantumdur. Bu nedenle, prensip olarak, kuantum süperpozisyonları adı verilen belirsiz durumlarda olabilir. Fiziksel dünya, kuantum süperpozisyonunda olabilecek bir referans çerçeve perspektifinden tarif edildiğinde neye benziyor? Farklı perspektifler arasında değişmek için tutarlı kurallar tanımlayabilir miyiz?
Geçtiğimiz birkaç yıl boyunca, kuantum vakıflarında araştırmacılar tarafından, kuantum teorisinin ve genel görelilik kavşağında, süresiz nedensel düzen olgusu gibi fiziğin belirli yönlerine yeni bir ışık tutması beklenen bu soruları cevaplama çabaları artmıştır. Bu tür girişimlerin karşılaştığı temel zorluklardan biri, kuantum referans çerçeve dönüşümlerinin sonuçlarının, fiziksel yasaların değerlenmiş yöresine aykırı olan uzak sistemlerin varlığı üzerindeki görünür bağımlılığıdır.
Şimdi, Viyana’daki Kuantum Optik ve Kuantum Bilgileri Enstitüsü’nden Esteban Castro-Ruiz (eski adıyla Université Libre de bruxelles’de) ve Ognan ORESHKOV, Université Libre de bruxelles’ten bir çözüm sağlamıştır, dünyayı neyin açıklamasına dayanarak, dünyayı neyin açısından tanımlamak için bir çözüm sağlamıştır.
Yazarlar sadece standart kuantum teorisi araçlarını kullanarak, sadece çerçevelere ve tanımlamak istedikleri sisteme bağlı olan farklı kuantum referans çerçevelerinin bakış açıları arasında dönüşüm için matematiksel olarak tutarlı bir yol elde etmişlerdir.
Temel içgörüleri, bir referans çerçevenin perspektifinin, çerçevenin tüm alt sistemlerini ve “içeriden” erişilebilen, yani harici bir referans çerçevesine erişim olmadan içermesi gerektiğidir. Bu alt sistemlerin, daha önce varsayıldığı gibi, çerçeveye göre tarif edildiği gibi sistemden daha fazlasını içerdiği ortaya çıkıyor. Ayrıca, çerçevenin kendisinin ilişkisel özellikleri hakkında bilgi taşıyan bir alt sistem içerir.
Bu alt sistem – “ekstra parçacık” tereddüt etti – çerçeve klasik olduğunda hiçbir rol oynamaz, ancak çerçeve bir kuantum durumunda olduğunda, özellikle farklı perspektifler arasındaki dönüşümlerin geri dönüşümlü olmasını sağlamak önemli hale gelir.
Castro-Ruiz, “Referans çerçevenin klasik bir durumda olması durumunda, ekstra parçacık hiçbir bilgi taşımıyor ve göz ardı edilebiliyor, bu da neden olağan, ders kitabı kuantum çerçevemizde göz ardı edildiğini açıklayabiliyor” diyor. “Şaşırtıcı olan, referans çerçevemizin klasik bir durumda mı yoksa kuantum bir üst üste binmede olup olmadığı, ekstra parçacığı ölçerek dahili olarak belirlenebileceğidir, bu nedenle daha önce inanılanların aksine harici kare bağımsız bir özelliktir.”
Oreshkov, “Dikkat çekici bulduğum şey, çözümümüzün sadeliğidir. Çerçevemiz hiçbir hipotez yapmaz – sadece standart kuantum mekanik araçlar kullanılarak bir arka plan referans çerçevesi perspektifinden başlayarak türetilmiştir, ancak sonuçlar böyle bir çerçevenin mevcut olmadığı durumlarda da geçerlidir.”
Yeni çerçeve, teoriyi ve yerçekimini ölçmek için potansiyel uygulamalarla, kuantum teorisindeki referans çerçevelerinin rolünün daha derin, ilişkisel bir şekilde anlaşılmasının zeminini oluşturuyor.
