Fizicienii au propus recent modificări la celebrul paradox al pisicii lui Schrödinger care ar putea ajuta la explicarea motivului pentru care particulele cuantice pot exista în mai multe stări simultan, în timp ce obiectele mari (cum ar fi Universul) nu par să poată face acest lucru.
Fizica este un domeniu complex și fascinant care încearcă să înțeleagă legile fundamentale care guvernează Universul nostru. Două dintre cele mai influente și de succes teorii din acest domeniu sunt teoria relativității și mecanica cuantică.
Teoria relativității, formulată de Albert Einstein la începutul secolului al XX-lea, a revoluționat înțelegerea noastră a spațiului, timpului și gravitației. Această teorie este alcătuită din două părți principale: relativitatea specială și relativitatea generală. Relativitatea specială descrie în esență comportamentul obiectelor care se deplasează la viteze apropiate de viteza luminii, în timp ce relativitatea generală explică gravitația ca o curbură a spațiului-timp datorată prezenței masei și energiei. Mecanica cuantică, pe de altă parte, este o teorie care descrie comportamentul particulelor subatomice, cum ar fi electronii și fotonii. Spre deosebire de fizica clasică, ea postulează că aceste particule pot exista în stări suprapuse, ceea ce înseamnă că ele pot ocupa mai multe stări simultan. De exemplu, un electron poate fi atât într-o stare de undă, cât și într-o stare de particulă până când este observat. Cu alte cuvinte, atunci când se efectuează o măsurare, sistemul cuantic se prăbușește într-una dintre aceste stări, oferind o valoare precisă pentru observabilul măsurat.
Problema apare atunci când încercăm să unificăm aceste două teorii într-o singură descriere coerentă a Universului. Într-adevăr, relativitatea și mecanica cuantică par să nu fie de acord în mai multe puncte esențiale. De exemplu, mecanica cuantică prezice existența stărilor suprapuse, în timp ce relativitatea generală descrie un univers în care obiectele au poziții și viteze bine definite. În plus, mecanica cuantică utilizează un cadru probabilistic pentru a descrie comportamentul particulelor, în timp ce relativitatea se bazează pe ecuații deterministe pentru a descrie dinamica spațiu-timpului. Paradoxul pisicii lui Schrödinger este o ilustrare perfectă a acestei incompatibilități. În acest scenariu celebru, o pisică se află într-o cutie cu un dispozitiv care poate declanșa eliberarea unei otrăvuri, ucigând pisica. Conform mecanicii cuantice, atâta timp cât cutia este închisă, pisica se află într-o stare de suprapunere, fiind în același timp vie și moartă. Doar atunci când cutia este deschisă și pisica este observată, starea sa este determinată. Totuși, acest lucru contrazice intuiția clasică conform căreia pisica nu poate fi nici vie, nici moartă, ci trebuie să fie într-o singură stare bine definită.
În încercarea de a reconcilia aceste două perspective aparent contradictorii, fizicienii au propus o modificare a ecuației Schrödinger, care se află în centrul mecanicii cuantice. Această modificare sugerează că sistemele cuantice se prăbușesc spontan la intervale regulate, dobândind valori definite pentru observabilele lor. Cu alte cuvinte, în loc să rămână într-o stare suprapusă la nesfârșit, particulele cuantice ajung să „aleagă” o anumită stare în mod aleatoriu și spontan. Această ipoteză a fost prezentată într-un articol publicat în High Energy Physics
Pentru a vedea lucrurile mai clar, imaginați-vă că priviți lumea prin două lentile diferite. Pe de o parte, aveți lentila mecanicii cuantice, care vă permite să vedeți lumea particulelor subatomice, unde lucrurile pot fi în mai multe stări în același timp, ca un fel de dans probabilistic. Pe de altă parte, avem lentila relativității generale a lui Einstein, care ne oferă o imagine a Universului la scară largă, unde obiectele urmează traiectorii deterministe bine definite, precum planetele care orbitează în jurul unei stele. Astfel, aceste două viziuni asupra lumii par adesea să se contrazică. Mecanica cuantică ne spune că lucrurile pot fi neclare și incerte, în timp ce relativitatea generală ne spune că totul este precis și definit. Este ca și cum ai încerca să amesteci uleiul și apa: nu pare posibil.
Ca parte a acestei noi lucrări, fizicienii s-au gândit: cum ar fi dacă, în loc să vedem lucrurile ca fiind fie neclare, fie precise, am găsi o modalitate prin care acestea să fie ambele în același timp, dar la scări diferite? Aici intervine modificarea ecuației lui Schrödinger. Această modificare sugerează că sistemele cuantice, precum particulele subatomice, se pot prăbuși spontan la intervale regulate, alegând o anumită stare dintr-o multitudine de posibilități. Acest lucru le conferă un fel de „imbold” către o anumită stare, făcându-le mai coerente cu viziunea noastră clasică asupra lumii la scară largă, guvernată de relativitatea generală. Această modificare a ecuației lui Schrödinger permite particulelor cuantice să treacă de la o stare neclară, incertă, la o stare precisă, definită, în timp, fără a fi nevoie de o observație externă pentru aceasta. Aceasta ar explica de ce nu vedem obiecte macroscopice, precum pisicile în cutii, în stări ciudate suprapuse, ci mai degrabă în stări definite, observabile. Este ca și cum am fi găsit o modalitate de a uni cele două lentile pentru a obține o imagine mai clară și mai coerentă a lumii din jurul nostru. Desigur, mai este încă mult de lucru pentru a testa această idee și pentru a vedea dacă este într-adevăr valabilă, dar este o perspectivă interesantă care ne-ar putea ajuta să înțelegem mai bine misterele Universului.
Aceste noi perspective deschid căi promițătoare pentru reconcilierea mecanicii cuantice și a relativității generale, două teorii care până acum păreau incompatibile. Prin modificarea ecuației lui Schrödinger, cercetătorii propun o soluție inovatoare care ne va permite să înțelegem mai bine tranziția dintre stările neclare ale lumii cuantice și realitatea definită pe care o percepem la scară largă. Această descoperire marchează un important pas înainte în încercarea noastră de a înțelege legile fundamentale ale Universului, deși există încă multe întrebări care trebuie explorate.
