Main artikel: Meervoudige geschiedenissen

Het kwantumconcept van tijd kwam voor het eerst naar voren uit vroeg onderzoek naar kwantumzwaartekracht, met name uit het werk van Bryce DeWitt in de jaren zestig:

“Andere tijden zijn slechts speciale gevallen van andere universa.”

Met andere woorden, tijd is een verstrengelingsfenomeen, dat alle gelijke klokaflezingen (van correct geprepareerde klokken – of van alle voorwerpen die als klokken bruikbaar zijn) in dezelfde geschiedenis plaatst. Dit werd voor het eerst begrepen door de natuurkundigen Don Page en William Wootters in 1983. Zij deden een voorstel om het probleem van de tijd in systemen als de algemene relativiteit aan te pakken, de zogenaamde voorwaardelijke waarschijnlijkheidsinterpretatie. Het bestaat uit het promoveren van alle variabelen tot kwantum operatoren, één daarvan als klok, en het stellen van voorwaardelijke waarschijnlijkheidsvragen met betrekking tot andere variabelen. Zij kwamen tot een oplossing op basis van het kwantumverschijnsel van verstrengeling. Page en Wootters lieten zien hoe kwantumverstrengeling kan worden gebruikt om tijd te meten.

In 2013, op het Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) in Turijn, Italië, voerden Ekaterina Moreva, samen met Giorgio Brida, Marco Gramegna, Vittorio Giovannetti, Lorenzo Maccone, en Marco Genovese de eerste experimentele test uit van Page en Wootters’ ideeën. Zij bevestigden dat tijd een opkomend verschijnsel is voor interne waarnemers, maar afwezig voor externe waarnemers van het heelal, precies zoals de Wheeler-DeWitt vergelijking voorspelt.

Consistente discretizaties, ontwikkeld door Jorge Pullin en Rodolfo Gambini, hebben geen beperkingen. Dit zijn roosterbenaderingstechnieken voor kwantumzwaartekracht. Als men in de canonieke benadering de beperkingen en bewegingsvergelijkingen discretiseert, zijn de resulterende discrete vergelijkingen inconsistent: zij kunnen niet gelijktijdig worden opgelost. Om dit probleem aan te pakken gebruikt men een techniek die gebaseerd is op het discretiseren van de actie van de theorie en het werken met de discrete bewegingsvergelijkingen. Deze zijn automatisch gegarandeerd consistent. De meeste van de moeilijke conceptuele vragen van de kwantumzwaartekracht hebben te maken met de aanwezigheid van beperkingen in de theorie. Consistente gediscretiseerde theorieën zijn vrij van deze conceptuele problemen en kunnen eenvoudig worden gekwantiseerd, wat een oplossing biedt voor het probleem van de tijd. Het is iets subtieler dan dit. Hoewel zonder beperkingen en met “algemene evolutie”, is dit laatste alleen in termen van een discrete parameter die niet fysisch toegankelijk is. De uitweg wordt benaderd op een manier die vergelijkbaar is met de Page-Wooters benadering. Het idee is om een van de fysische variabelen als klok te kiezen en relationele vragen te stellen. Deze ideeën waarbij de klok ook kwantummechanisch is, hebben in feite geleid tot een nieuwe interpretatie van de kwantummechanica – de Montevideo-interpretatie van de kwantummechanica. Deze nieuwe interpretatie lost de problemen op van het gebruik van omgevingsdecoherentie als oplossing voor het probleem van meting in de kwantummechanica door zich te beroepen op fundamentele beperkingen, als gevolg van de kwantummechanische aard van klokken, in het proces van meting in de kwantummechanica. Deze beperkingen zijn zeer natuurlijk in de context van algemeen covariante theorieën als de kwantumzwaartekracht, waarin de klok moet worden opgevat als een van de vrijheidsgraden van het systeem zelf. Zij hebben deze fundamentele decoherentie ook naar voren gebracht als een manier om de informatieparadox van het zwarte gat op te lossen. In bepaalde omstandigheden wordt een materieveld gebruikt om de theorie te de-parametriseren en een fysische Hamiltoniaan in te voeren. Dit genereert een fysische tijdsevolutie, geen constraint.

Reduceerde kwantisatiebeperkingen in de faseruimte worden eerst opgelost en dan gekwantiseerd. Deze aanpak werd enige tijd als onmogelijk beschouwd, omdat daarvoor eerst de algemene oplossing van Einsteins vergelijkingen moet worden gevonden. Met behulp van ideeën uit het benaderingsschema van Dittrich (gebaseerd op ideeën van Rovelli) werd echter een manier gevonden om, althans in principe, een gereduceerde kwantisatie van de faseruimte te implementeren.

Avshalom Elitzur en Shahar Dolev beweren dat kwantummechanische experimenten zoals de Quantum Liar bewijs leveren van inconsistente geschiedenissen, en dat ruimtetijd zelf daarom onderhevig kan zijn aan verandering die hele geschiedenissen beïnvloedt. Elitzur en Dolev geloven ook dat een objectief tijdsverloop en relativiteit met elkaar verzoend kunnen worden, en dat het veel van de problemen met het blokuniversum en het conflict tussen relativiteit en kwantummechanica zou oplossen.

Een oplossing voor het probleem van de tijd voorgesteld door Lee Smolin is dat er een “dik heden” van gebeurtenissen bestaat, waarin twee gebeurtenissen in het heden causaal met elkaar in verband kunnen worden gebracht, maar in tegenstelling tot de blokuniversum-opvatting van tijd waarin alle tijd eeuwig bestaat. Marina Cortês en Lee Smolin stellen dat bepaalde klassen van discrete dynamische systemen tijdsasymmetrie en onomkeerbaarheid vertonen, hetgeen consistent is met een objectief tijdsverloop.

Articles

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.