Kvant mexanikası həmişə reallıq haqqında gündəlik anlayışımızı çətinləşdirib. Kvant dünyasında hissəciklər halların üst-üstə düşməsində mövcud ola bilər, yəni eyni anda birdən çox mümkün mövqe və ya konfiqurasiyanı tuta bilərlər. Fiziklər bu imkanları dalğa funksiyasından istifadə edərək riyazi olaraq təsvir edirlər.

Bu mənzərə, bir obyektin bir yerdə və bir vəziyyətdə olduğu adi həyatdan çox fərqlidir. Bu boşluğu doldurmaq üçün standart kvant mexanikası deyir ki, kvant sistemi ölçüldükdə və ya müşahidə edildikdə, onun dalğa funksiyası tək bir müəyyən nəticəyə çökür.

İndi isə, FQxI Təməl Suallar İnstitutunun dəstəyi ilə beynəlxalq fiziklər qrupu daha radikal bir ehtimalı araşdırıb. Onların işi göstərir ki, kvant çökmə modelləri kimi tanınan standart kvant mexanikasına müəyyən alternativlər zamanın özünün təbiəti və saatların son dəqiqliyi üçün təəccüblü nəticələrə səbəb ola bilər.

“Physical Review Research” jurnalında dərc olunan tapıntılar , bu qeyri-ənənəvi nəzəriyyələri standart kvant mexanikası ilə müqayisə etməyin mümkün yeni bir yoluna da işarə edir.

Araşdırmaya rəhbərlik edən İtaliyanın Roma şəhərindəki Enriko Fermi Muzeyi və Tədqiqat Mərkəzinin (CREF) doktorantı Nikola Bortolotti deyir: “Biz etdiyimiz şey, çökmə modellərinin cazibə qüvvəsi ilə əlaqəli ola biləcəyi fikrini ciddiyə almaq idi. Və sonra çox konkret bir sual verdik: Bu, zamanın özü üçün nə deməkdir?”

Kvant Vəziyyətləri Öz-Özünə Çökdükdə

1980-ci illərdən başlayaraq fiziklər dalğa funksiyasının çökməsinin ölçmə cihazı və ya müşahidəçi tələb etmədiyi modellər hazırladılar. Bunun əvəzinə, çökmə kortəbii şəkildə baş verə bilər.

Bu, bu ideyaları kvant mexanikasının bir çox təfsirindən fərqləndirir. Təfsirlər əsasən kvant nəzəriyyəsinin nə demək olduğunu fərqli konseptual izahlar təqdim edir, eyni zamanda adətən standart kvant mexanikası ilə eyni eksperimental proqnozlar verir. Kvant çöküşü modelləri daha da irəli gedir, çünki onlar ən azı prinsipcə ölçülə bilən fiziki təsirləri proqnozlaşdırırlar.

Bortolotti və həmkarları iki fərqli çökmə modelini araşdırdılar. Komandaya FQxI üzvü və İtaliyanın Fraskati şəhərindəki Milli Nüvə Fizikası İnstitutunun (INFN-LNF) Laboratori Nazionali di Fraskati tədqiqat direktoru Katalina Kurçaanu, CREF və INFN-LNF-də Kristian Piskiççia, Macarıstanın Budapeşt şəhərindəki Viqner Fizika Tədqiqat Mərkəzi və Eötvös Lorand Universitetindən Lajos Diósi və INFN-LNF-dən Simone Manti daxil idi.

Modellərdən biri Diósi-Penrose modeli idi (adını FQxI üzvləri Lajos Diósi və Ser Roger Penrose-un şərəfinə qoymuşdur). O, uzun müddətdir ki, cazibə qüvvəsinin kvant sistemlərinin müəyyən vəziyyətlərə çökməsində rol oynaya biləcəyini irəli sürüb.

Tədqiqatçılar həmçinin Davamlı Spontan Lokalizasiya adlı ikinci bir yanaşmanı da araşdırdılar. İlk dəfə olaraq, onlar bu model ilə fəza-zamandakı cazibə dalğalanmaları arasında kəmiyyət əlaqəsi qurdular.

Zamanın Kiçik Daxili Qeyri-müəyyənliyi Ola Bilər

Hesablamalar təəccüblü bir nəticəyə gətirib çıxardı. Əgər bu çökmə modelləri doğrudursa, onda zamanın özü çox az miqdarda daxili qeyri-müəyyənlik ehtiva etməlidir.

Başqa sözlə, zamanın nə qədər dəqiq ölçülə biləcəyinə dair fundamental bir məhdudiyyət ola bilər. Bu, saatların birdən etibarsız hala düşəcəyi anlamına gəlmir. Proqnozlaşdırılan təsir olduqca kiçikdir.

Bortolotti dedi: “Hesablamanı apardıqdan sonra cavab aydın və təəccüblü dərəcədə inandırıcı olur”.

Hətta bu gün işləyən və ya yaxın gələcəkdə gözlənilən ən inkişaf etmiş atom saatları belə, təsiri hiss etmək üçün kifayət qədər dəqiq olmazdı.

Kurçanu deyir ki, “Qeyri-müəyyənlik hazırda ölçə biləcəyimiz hər hansı bir şeydən qat-qat aşağıdır, buna görə də gündəlik vaxt ölçmə üçün heç bir praktik nəticəsi yoxdur. Nəticələrimiz açıq şəkildə göstərir ki, müasir vaxt ölçmə texnologiyaları tamamilə təsirlənməyib”, Piskiçiya əlavə edir.

Kvant Cazibəsinə Mümkün Bir İpucu

Əsər müasir fizikanın ən böyük həll olunmamış problemlərindən birinə toxunur: kvant mexanikası ilə cazibə qüvvəsinin necə uzlaşdırılması.

Kvant mexanikası atomları, hissəcikləri və digər mikroskopik sistemləri təsvir etməkdə olduqca uğurlu olmuşdur. Bu arada, Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsi planetlər, ulduzlar, qalaktikalar və hətta kainatın özü də daxil olmaqla daha böyük miqyaslarda cazibə qüvvəsini və məkan və zamanın davranışını təsvir edir.

Hər iki nəzəriyyə istifadə olunduğu sahələrdəki təcrübələrlə olduqca yaxşı uyğunlaşır. Problem ondadır ki, onlar zamana kökündən fərqli şəkildə yanaşırlar.

Kurçanu izah edir ki, “Standart kvant mexanikasında zaman öyrənilən kvant sistemindən təsirlənməyən xarici, klassik parametr kimi qəbul edilir”.

Ümumi nisbilik nəzəriyyəsi çox fərqli bir baxış bucağına malikdir. Məkan və zaman, kütlə və enerjiyə cavab olaraq əyilə və dəyişə bilən, fəza-zaman adlanan çevik bir strukturun bir hissəsidir.

Bu uyğunsuzluğa görə, fiziklər onilliklər ərzində kvant mexanikası və cazibə qüvvəsini birləşdirə biləcək daha dərin bir nəzəriyyə axtarıblar. Yeni nəticələr göstərir ki, çökmə modellərində kvant fizikası, cazibə qüvvəsi və zamanın nəticədə necə bir-birinə uyğunlaşa biləcəyi ilə bağlı ipucları ola bilər.

Onlar həmçinin daha praktik fayda təklif edirlər. Çökmə modelləri standart kvant mexanikasından fərqli ölçülə bilən təsirləri proqnozlaşdırdığından, son dərəcə dəqiq təcrübələr nəticədə bu ideyaların təbiətdə real bir şeyi təsvir edib-etmədiyini müəyyən etməyə kömək edə bilər.

Kurçanu fizikanın təməllərində qeyri-ənənəvi məsələlər üzrə tədqiqatların dəstəklənməsinin vacibliyini vurğuladı.

Kurçanu deyir: “Dünyada kainat, məkan, zaman və maddə haqqında bu tip fundamental suallar üzrə tədqiqatları dəstəkləyən çoxlu fond yoxdur. İşimiz göstərir ki, hətta kvant mexanikası haqqında radikal fikirlər də dəqiq fiziki ölçmələrlə sınaqdan keçirilə bilər və əminliklə deyə bilərəm ki, zaman ölçmə müasir fizikanın ən sabit sütunlarından biri olaraq qalır.”

Bu iş qismən FQxI-nin Fiziki Dünyada Şüur proqramı vasitəsilə dəstəklənib .