काळाचे कोडे

वेळ नेहमीच एक समस्या आहे. प्रथम, अगदी तल्लख मनालाही खरोखर वेळ काय आहे हे समजणे कठीण होते. आज, जेव्हा आपल्याला हे काही प्रमाणात समजले आहे असे दिसते, तेव्हा अनेकांचा असा विश्वास आहे की त्याशिवाय, किमान पारंपारिक अर्थाने ते अधिक आरामदायक होईल.

"" आयझॅक न्यूटन यांनी लिहिलेले. त्यांचा असा विश्वास होता की वेळ केवळ गणितानेच खऱ्या अर्थाने समजू शकतो. त्याच्यासाठी, एक-आयामी परिपूर्ण वेळ आणि विश्वाची त्रि-आयामी भूमिती हे वस्तुनिष्ठ वास्तवाचे स्वतंत्र आणि वेगळे पैलू होते आणि निरपेक्ष वेळेच्या प्रत्येक क्षणी विश्वातील सर्व घटना एकाच वेळी घडल्या.

आईन्स्टाईनने त्यांच्या विशेष सापेक्षतेच्या सिद्धांताने एकाच वेळी वेळेची संकल्पना काढून टाकली. त्याच्या कल्पनेनुसार, एकाच वेळी घटनांमधील एक परिपूर्ण संबंध नाही: संदर्भाच्या एका फ्रेममध्ये जे एकाच वेळी आहे ते दुसर्‍यामध्ये एकाच वेळी असणे आवश्यक नाही.

आइन्स्टाईनच्या काळाच्या आकलनाचे उदाहरण म्हणजे कॉस्मिक किरणांपासून मिळणारे म्युऑन. हा एक अस्थिर उपअणु कण आहे ज्याचे आयुष्य सरासरी २.२ मायक्रोसेकंद आहे. ते वरच्या वातावरणात तयार होते आणि विघटन होण्यापूर्वी ते केवळ 2,2 मीटर (प्रकाश 660 किमी/से) प्रवास करेल अशी आमची अपेक्षा असली तरी, वेळेच्या विसर्जन प्रभावामुळे वैश्विक म्युऑन पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर 300 किलोमीटरहून अधिक प्रवास करू शकतात. आणि पुढे. . पृथ्वीच्या संदर्भ फ्रेममध्ये, म्यूऑन त्यांच्या उच्च गतीमुळे जास्त काळ जगतात.

1907 मध्ये, आइन्स्टाईनचे माजी शिक्षक हर्मन मिन्कोव्स्की यांनी जागा आणि वेळ म्हणून ओळख दिली. स्पेसटाइम एका दृश्याप्रमाणे वागतो ज्यामध्ये कण एकमेकांच्या सापेक्ष विश्वात फिरतात. तथापि, स्पेसटाइमची ही आवृत्ती अपूर्ण होती (हे देखील पहा: ). 1916 मध्ये आइनस्टाइनने सामान्य सापेक्षता सादर करेपर्यंत त्यात गुरुत्वाकर्षणाचा समावेश नव्हता. स्पेस-टाइमची फॅब्रिक सतत, गुळगुळीत, विकृत आणि पदार्थ आणि उर्जेच्या उपस्थितीमुळे विकृत असते (2). गुरुत्वाकर्षण ही विश्वाची वक्रता आहे, जी प्रचंड शरीरे आणि उर्जेच्या इतर प्रकारांमुळे उद्भवते, जी वस्तू कोणत्या मार्गावर जाते हे ठरवते. ही वक्रता गतिमान आहे, वस्तू जसजशी हलते तसतसे हलते. भौतिकशास्त्रज्ञ जॉन व्हीलर म्हटल्याप्रमाणे, "स्पेसटाइम कसे हलवायचे ते सांगून वस्तुमान घेते आणि वस्तुमान वक्र कसे करायचे ते सांगून स्पेसटाइम घेते."

2. आईन्स्टाईनचा स्पेस-टाइम

वेळ आणि क्वांटम जग

सापेक्षतेचा सामान्य सिद्धांत वेळेचा उतारा सतत आणि सापेक्ष मानतो आणि निवडलेल्या स्लाइसमध्ये कालांतराला सार्वत्रिक आणि निरपेक्ष मानतो. 60 च्या दशकात, पूर्वीच्या विसंगत कल्पना, क्वांटम मेकॅनिक्स आणि सामान्य सापेक्षता एकत्र करण्याचा यशस्वी प्रयत्न व्हीलर-डेविट समीकरण म्हणून ओळखला जातो, जो सिद्धांताच्या दिशेने एक पाऊल होते. क्वांटम गुरुत्व. या समीकरणाने एक समस्या सोडवली पण दुसरी निर्माण केली. या समीकरणात वेळ काही भाग घेत नाही. यामुळे भौतिकशास्त्रज्ञांमध्ये मोठा वाद निर्माण झाला आहे, ज्याला ते काळाची समस्या म्हणतात.

कार्लो रोवेली (3), आधुनिक इटालियन सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञाचे या विषयावर निश्चित मत आहे. ", त्याने "वेळचे रहस्य" या पुस्तकात लिहिले.

3. कार्लो रोवेली आणि त्याचे पुस्तक

जे क्वांटम मेकॅनिक्सच्या कोपनहेगन व्याख्येशी सहमत आहेत त्यांचा असा विश्वास आहे की क्वांटम प्रक्रिया श्रोडिंगर समीकरणाचे पालन करतात, जे वेळेत सममित असते आणि फंक्शनच्या लहरी संकुचिततेमुळे उद्भवते. एन्ट्रॉपीच्या क्वांटम मेकॅनिकल आवृत्तीमध्ये, जेव्हा एंट्रॉपी बदलते तेव्हा ती उष्णता नसून ती माहिती असते. काही क्वांटम भौतिकशास्त्रज्ञ काळाच्या बाणाचे मूळ सापडल्याचा दावा करतात. त्यांचे म्हणणे आहे की ऊर्जा नष्ट होते आणि वस्तू संरेखित होतात कारण प्राथमिक कण जेव्हा "क्वांटम एन्टँगलमेंट" च्या स्वरूपात संवाद साधतात तेव्हा ते बांधतात. आईन्स्टाईन, त्यांचे सहकारी पोडॉल्स्की आणि रोसेन यांच्यासह, असे वर्तन अशक्य असल्याचे मानले कारण ते कार्यकारणाच्या स्थानिक वास्तववादी दृष्टिकोनाचे खंडन करते. एकमेकांपासून दूर असलेले कण एकाच वेळी एकमेकांशी कसे संवाद साधू शकतात, त्यांनी विचारले.

1964 मध्ये, त्यांनी एक प्रायोगिक चाचणी विकसित केली ज्याने तथाकथित छुपे व्हेरिएबल्सबद्दल आइनस्टाईनचे दावे खोटे ठरवले. म्हणून, असे मानले जाते की माहिती अडकलेल्या कणांमधील प्रवास करते, प्रकाशाच्या प्रवासापेक्षा संभाव्य वेगवान. जोपर्यंत आपल्याला माहिती आहे, त्यासाठी वेळ अस्तित्वात नाही अडकलेले कण (4).

जेरुसलेममधील एली मेगिडिश यांच्या नेतृत्वाखालील हिब्रू विद्यापीठातील भौतिकशास्त्रज्ञांच्या गटाने 2013 मध्ये अहवाल दिला की ते वेळेत एकत्र नसलेल्या फोटॉनला अडकवण्यात यशस्वी झाले आहेत. प्रथम, पहिल्या चरणात, त्यांनी फोटॉनची एक अडकलेली जोडी तयार केली, 1-2. त्यानंतर थोड्याच वेळात, त्यांनी फोटॉन 1 चे ध्रुवीकरण मोजले (एक गुणधर्म जो प्रकाश ज्या दिशेला दोलन करतो त्याचे वर्णन करतो) - त्याद्वारे ते "मारणे" (टप्पा II). फोटॉन 2 प्रवासात पाठवला गेला आणि एक नवीन अडकलेली जोडी 3-4 तयार झाली (चरण III). फोटॉन 3 नंतर प्रवासी फोटॉन 2 सोबत अशा प्रकारे मोजले गेले की जुन्या जोड्या (1-2 आणि 3-4) वरून नवीन एकत्रित 2-3 (चरण IV) मध्ये अडकलेले गुणांक "बदलले". काही काळानंतर (टप्पा V) एकमेव जिवंत फोटॉन 4 ची ध्रुवीयता मोजली जाते आणि परिणामांची तुलना दीर्घ-मृत फोटॉन 1 च्या ध्रुवीकरणाशी केली जाते (परत स्टेज II मध्ये). निकाल? डेटाने फोटॉन 1 आणि 4 मधील क्वांटम सहसंबंधांची उपस्थिती प्रकट केली, "तात्पुरती गैर-स्थानिक". याचा अर्थ असा की दोन क्वांटम सिस्टीममध्ये अडकणे उद्भवू शकते जे वेळेत कधीही एकत्र राहिले नाहीत.

Megidish आणि त्याचे सहकारी मदत करू शकत नाहीत परंतु त्यांच्या परिणामांच्या संभाव्य व्याख्यांबद्दल अनुमान लावू शकतात. कदाचित चरण II मधील फोटॉन 1 च्या ध्रुवीकरणाचे मोजमाप 4 चे भविष्यातील ध्रुवीकरण निर्देशित करते किंवा V चरण मधील फोटॉन 4 च्या ध्रुवीकरणाचे मोजमाप कसे तरी फोटॉन 1 ची मागील ध्रुवीकरण स्थिती पुन्हा लिहिते. पुढे आणि मागे दोन्ही, क्वांटम सहसंबंध प्रसारित होतात एका फोटॉनचा मृत्यू आणि दुस-या फोटॉनचा जन्म यामधील कारक शून्यता.

मॅक्रो स्केलवर याचा अर्थ काय आहे? शास्त्रज्ञ, संभाव्य परिणामांवर चर्चा करताना, 9 अब्ज वर्षांपूर्वी आपल्या ताराप्रकाशाच्या निरीक्षणाने फोटॉनचे ध्रुवीकरण ठरवले होते या शक्यतेबद्दल बोलतात.

अमेरिकन आणि कॅनेडियन भौतिकशास्त्रज्ञांची जोडी, कॅलिफोर्नियातील चॅपमन विद्यापीठाचे मॅथ्यू एस. लीफर आणि ऑन्टारियोमधील सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रासाठी पेरिमीटर इन्स्टिट्यूटचे मॅथ्यू एफ. पुसे यांनी काही वर्षांपूर्वी लक्षात घेतले की जर आपण आइन्स्टाईन या वस्तुस्थितीला चिकटून राहिलो नाही. कणावर केलेले मोजमाप भूतकाळात आणि भविष्यात परावर्तित केले जाऊ शकते, जे या परिस्थितीत अप्रासंगिक बनते. काही मूलभूत गृहीतके सुधारल्यानंतर, शास्त्रज्ञांनी बेलच्या प्रमेयावर आधारित एक मॉडेल विकसित केले, ज्यामध्ये अवकाशाचे वेळेत रूपांतर होते. वेळ नेहमी पुढे आहे असे गृहीत धरून आपण विरोधाभासांवर का अडखळतो हे त्यांचे गणित दाखवते.

कार्ल रोव्हेलीच्या मते, वेळेबद्दलची आपली मानवी धारणा थर्मल एनर्जी कशी वागते याच्याशी अतूटपणे जोडलेली आहे. आपल्याला फक्त भूतकाळ का कळतो आणि भविष्य का नाही? शास्त्रज्ञांच्या म्हणण्यानुसार की, उष्ण वस्तूंकडून थंड वस्तूंकडे उष्णतेचा दिशाहीन प्रवाह. कॉफीच्या गरम कपमध्ये बर्फाचा क्यूब टाकल्याने कॉफी थंड होते. परंतु प्रक्रिया अपरिवर्तनीय आहे. मनुष्य, एक प्रकारचे "थर्मोडायनामिक मशीन" म्हणून, काळाच्या या बाणाचे अनुसरण करतो आणि दुसरी दिशा समजण्यास अक्षम आहे. "परंतु जर मी सूक्ष्म अवस्थेचे निरीक्षण केले," रोवेली लिहितात, "भूतकाळ आणि भविष्यातील फरक नाहीसा होतो... गोष्टींच्या प्राथमिक व्याकरणामध्ये कारण आणि परिणाम यांच्यात फरक नाही."

क्वांटम अपूर्णांकांमध्ये मोजली जाणारी वेळ

किंवा कदाचित वेळेचे परिमाण केले जाऊ शकते? अलीकडेच उदयास आलेला एक नवीन सिद्धांत सूचित करतो की वेळेचा सर्वात लहान कल्पनीय अंतर सेकंदाच्या अब्जावधीच्या एक दशलक्षव्या भागापेक्षा जास्त असू शकत नाही. सिद्धांत एका संकल्पनेचे अनुसरण करते जी किमान घड्याळाची मूलभूत मालमत्ता आहे. सिद्धांतकारांच्या मते, या तर्काचे परिणाम "प्रत्येक गोष्टीचा सिद्धांत" तयार करण्यास मदत करू शकतात.

क्वांटम टाइम ही संकल्पना नवीन नाही. क्वांटम गुरुत्वाकर्षणाचे मॉडेल वेळ परिमाणित करणे आणि विशिष्ट टिक दर असणे प्रस्तावित करते. हे टिकिंग सायकल हे सार्वत्रिक किमान एकक आहे, आणि वेळ परिमाणे यापेक्षा कमी असू शकत नाही. असे होईल की विश्वाच्या पायावर एक क्षेत्र आहे जे इतर कणांना वस्तुमान देऊन त्यातील प्रत्येक गोष्टीची किमान गती ठरवते. या सार्वत्रिक घड्याळाच्या बाबतीत, "वस्तुमान देण्याऐवजी, ते वेळ देईल," मार्टिन बोजोवाल्ड, वेळेचे परिमाण करण्याचा प्रस्ताव मांडणारे एक भौतिकशास्त्रज्ञ स्पष्ट करतात.

अशा सार्वत्रिक घड्याळाचे अनुकरण करून, त्यांनी आणि युनायटेड स्टेट्समधील पेनसिल्व्हेनिया स्टेट कॉलेजमधील त्यांच्या सहकाऱ्यांनी दाखवून दिले की ते कृत्रिम अणु घड्याळांमध्ये फरक करेल, जे ज्ञात सर्वात अचूक परिणाम देण्यासाठी अणू कंपनांचा वापर करतात. वेळ मोजमाप. या मॉडेलनुसार, अणु घड्याळ (5) कधीकधी सार्वत्रिक घड्याळाशी समक्रमित होत नाही. हे एका अणु घड्याळापर्यंत वेळेच्या मापनाची अचूकता मर्यादित करेल, याचा अर्थ असा की दोन भिन्न अणु घड्याळे निघून गेलेल्या कालावधीच्या लांबीशी जुळत नाहीत. आमची सर्वोत्कृष्ट अणु घड्याळे एकमेकांशी सुसंगत आहेत आणि 10-19 सेकंदांपर्यंत टिक मोजू शकतात किंवा सेकंदाच्या अब्जावधीच्या एक दशांश भाग मोजू शकतात हे लक्षात घेता, वेळेचे मूलभूत एकक 10-33 सेकंदांपेक्षा जास्त असू शकत नाही. हे या सिद्धांतावरील लेखाचे निष्कर्ष आहेत जे जून 2020 मध्ये फिजिकल रिव्ह्यू लेटर्स या जर्नलमध्ये प्रकाशित झाले होते.

5. सिंगापूरच्या नॅशनल युनिव्हर्सिटीमध्ये ल्युटेटियम-आधारित अणु घड्याळ.

वेळेचे असे आधारभूत एकक अस्तित्वात आहे की नाही हे तपासणे आमच्या सध्याच्या तांत्रिक क्षमतेच्या पलीकडे आहे, परंतु तरीही प्लँक वेळ मोजण्यापेक्षा अधिक प्रवेशयोग्य आहे, जे 5,4 × 10-44 सेकंद आहे.

बटरफ्लाय प्रभाव काम करत नाही!

क्वांटम जगातून वेळ काढून टाकणे किंवा त्याचे परिमाण करणे मनोरंजक परिणाम होऊ शकतात, परंतु प्रामाणिकपणे सांगूया, लोकप्रिय कल्पनाशक्ती दुसर्‍या कशामुळे चालते, म्हणजे वेळ प्रवास.

सुमारे एक वर्षापूर्वी, कनेक्टिकट विद्यापीठातील भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक रोनाल्ड मॅलेट यांनी सीएनएनला सांगितले की त्यांनी एक वैज्ञानिक समीकरण लिहिले आहे ज्याचा आधार म्हणून वापर केला जाऊ शकतो. रिअल टाइम मशीन. त्याने सिद्धांताचा एक महत्त्वाचा घटक स्पष्ट करण्यासाठी एक उपकरण देखील तयार केले. सैद्धांतिकदृष्ट्या ते शक्य आहे असा त्यांचा विश्वास आहे वेळेला लूपमध्ये बदलणेजे भूतकाळात वेळ प्रवास करण्यास अनुमती देईल. हे लक्ष्य साध्य करण्यासाठी लेसर कशी मदत करू शकतात हे दर्शविणारा एक नमुना देखील त्याने तयार केला. हे लक्षात घेतले पाहिजे की मॅलेटच्या सहकाऱ्यांना खात्री नाही की त्याचे टाइम मशीन कधीही पूर्ण होईल. मॅलेट देखील कबूल करतो की त्याची कल्पना या टप्प्यावर पूर्णपणे सैद्धांतिक आहे.

2019 च्या उत्तरार्धात, न्यू सायंटिस्टने नोंदवले की कॅनडातील पेरिमीटर इन्स्टिट्यूटचे भौतिकशास्त्रज्ञ बराक शोशानी आणि जेकब हौसर यांनी एक उपाय वर्णन केला ज्यामध्ये एखादी व्यक्ती सैद्धांतिकदृष्ट्या एका ठिकाणाहून प्रवास करू शकते. बातम्या दुसऱ्याकडे, उत्तीर्ण मध्ये एका छिद्रातून अवकाश काळ किंवा बोगदा, जसे ते म्हणतात, "गणितीयदृष्ट्या शक्य आहे". हे मॉडेल असे गृहीत धरते की विविध समांतर विश्वे आहेत ज्यामध्ये आपण प्रवास करू शकतो आणि त्यात एक गंभीर कमतरता आहे - वेळेचा प्रवास प्रवाशांच्या स्वतःच्या टाइमलाइनवर परिणाम करत नाही. अशाप्रकारे, तुम्ही इतर सातत्यांवर प्रभाव टाकू शकता, परंतु ज्यातून आम्ही प्रवास सुरू केला तो कायम आहे.

आणि आम्ही space-time continua मध्ये असल्याने, नंतर च्या मदतीने क्वांटम संगणक वेळेच्या प्रवासाचे अनुकरण करण्यासाठी, शास्त्रज्ञांनी अलीकडेच सिद्ध केले आहे की क्वांटम क्षेत्रात कोणताही "फुलपाखरू प्रभाव" नाही, जसे की अनेक विज्ञान कथा चित्रपट आणि पुस्तकांमध्ये पाहिले आहे. क्वांटम स्तरावरील प्रयोगांमध्ये, खराब झालेले, जवळजवळ अपरिवर्तित दिसते, जणू वास्तविकता स्वतःला बरे करते. सायसिकल रिव्ह्यू लेटर्समध्ये या उन्हाळ्यात या विषयावरील एक पेपर आला. "क्वांटम कॉम्प्युटरवर, एकतर विरुद्ध उत्क्रांती वेळेत अनुकरण करण्यात किंवा भूतकाळात परत जाण्याच्या प्रक्रियेचे अनुकरण करण्यात कोणतीही समस्या नाही," लॉस अलामोस नॅशनल लॅबोरेटरीचे सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञ मिकोले सिनित्सिन यांनी स्पष्ट केले. अभ्यासाचे लेखक. काम. “जर आपण वेळेत मागे गेलो, काही नुकसान केले आणि परत गेलो तर जटिल क्वांटम जगाचे काय होते ते आपण खरोखर पाहू शकतो. आम्हाला आढळले की आमचे आदिम जग टिकून आहे, याचा अर्थ क्वांटम मेकॅनिक्समध्ये फुलपाखराचा प्रभाव नाही.

हा आमच्यासाठी मोठा धक्का आहे, पण कदाचित आमच्यासाठी चांगली बातमी आहे. स्पेस-टाइम सातत्य अखंडता राखते, लहान बदलांमुळे ते नष्ट होऊ देत नाही. का? हा एक मनोरंजक प्रश्न आहे, परंतु वेळेपेक्षा थोडा वेगळा विषय आहे.