Ordinea Evenimentelor în Mecanica Cuantică: Este Cauzalitatea Opțională?

Un experiment cuantic recent pune sub semnul întrebării importanța ordinii evenimentelor, deschizând noi perspective asupra mecanicii cuantice.

Acum mai bine de un deceniu, când am început să explorez cum să scriu despre mecanica cuantică, am relatat despre un experiment cu totul neobișnuit. O jumătate dintr-un pereche de fotoni încâlcită a fost trimisă printr-un dispozitiv pe care l-a parcurs fie ca particulă, fie ca undă. După ce a trecut prin dispozitiv, cealaltă jumătate a fost măsurată într-un mod care a determinat comportamentul primei jumătăți ca fiind al unei particule sau al unei unde. Odată această măsurătoare efectuată, primul foton s-a comportat mereu conform rezultatului măsurătorii.

Părea ca și cum măsurătoarea ar fi influențat retroactiv comportamentul fotonului, ridicând întrebări despre aplicabilitatea cauzalității în mecanica cuantică.

Fără să știu, fizicienii au pus aceleași întrebări și au proiectat experimente pentru a investiga acest fenomen în detaliu. Recent, ei au realizat un experiment care indică posibilitatea creării superpozițiilor cuantice a două serii diferite de evenimente, transformând întrebarea despre ce a avut loc prima dată – A sau B – într-o chestiune de probabilitate*. Deși experimentul actual are câteva lacune, cercetătorii cred că acestea ar putea fi în cele din urmă eliminate.

Termenul folosit aici, „ordine cauzală nedefinită”, sugerează o cauzalitate unde evenimentul A îl determină pe evenimentul B să se întâmple. Acest lucru se observă în experimentul descris mai sus, unde măsurarea, deși a avut loc după parcurgerea dispozitivului de către foton, a părut să determine modul în care acea călătorie a avut loc – la un nivel, a “cauzat” comportamentul de particulă sau undă. Deși ar părea că necesitatea cauzalității ar determina ordinea în care evenimentele trebuie să aibă loc, mecanica cuantică pare să fie indiferentă față de această necesitate.

Acesta este adevăratul înțeles al „ordinii cauzale nedefinite”: ordinea temporală a evenimentelor. A avut loc mai întâi A sau B?

Abordarea acestei întrebări științific a implicat de obicei crearea unor căi care impun o ordine cauzală: dacă treci prin A mai întâi, va trebui să treci prin B în continuare, și invers. Experimentele realizate până acum sugerează că este posibil să plasăm aceste două cronologii alternative într-o superpoziție, o stare nedeterminată în care particula a experimentat un amestec din ambele ordini temporale. Până acum, toate aceste experimente au arătat că acest lucru pare să se întâmple.

Dar experimentele au fost configurate în moduri care înseamnă că le-am putea folosi doar pentru a determina că această superpoziție a avut loc în acest cadru particular. Ele sugerează că o ordine cauzală nedefinită este o caracteristică generală a mecanicii cuantice, dar nu au demonstrat-o.

Lucrările noi, realizate de o echipă de la Universitatea din Viena, abordează problema generalizării prin apelarea la ceva familiar pentru cei cu un background în mecanică cuantică: inegalitățile lui Bell. Inegalitățile lui Bell pot fi gândite ca o modalitate de a adresa dacă comportamentul bizar cuantic

experiment cuantic, mecanica cuantică, ordine cauzală, fotoni încâlcită, superpoziție cuantică, foton, particula, unda, probabilitate, Universitatea din Viena, inegalitățile lui Bell, fizică cuantică, cercetare cuantică, teoria cuantică, cauzalitate în cuantică, evenimente cuantice, temporalitate cuantică, fizicieni, studii cuantice, experimente în fizică

Sursa: Ars Technica

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România