Le temps pourrait ne pas être un élément fondamental de notre réalité. De nouvelles hypothèses suggèrent l’idée que le temps émerge du phénomène dit de l’intrication quantique. Ce terme signifie que si deux objets sont intriqués au sens de la physique quantique toute intervention sur l’un se répercute instantanément sur l’autre, quelque soit la distance qui les sépare, qu’il s’agisse de quelques centimètres dans un laboratoire ou d’une distance semblable à celle de la Terre à la Lune et au delà dans notre espace quotidien.
Pendant des siècles le temps a paru si indissociable de notre réalité qu’il n’a pas paru nécessaire de le définir . Les seuls débats portaient sur la manière de le mesurer, par la succession de la nuit au jour dans les temps préhistoriques, par des horloges de plus en plus sophistiquées aujourd’hui.
Cette perception a commencé à changer dans les années 1900. La mécanique quantique et la relativité restreinte et générale en ont donné des définitions contradictoires. Dans la relativité générale, le temps est lié à l’apparition de l’univers, d’où l’expression de l’espace-temps. Le temps peut se déformer ou s’étendre en fonction de la gravité. Au contraire, la mécanique quantique traite le temps comme un élément non malléable et qui ne change pas plus que les autres propriétés d’un objet quantique. Pour mesurer le pasage du temps, il faut un observateur qui consulte une horloge extérieure à l’objet.
Le relativité générale et la physique quantique décrivent des objets situés à des échelles profondément différentes, depuis les étoiles et les atomes. Néanmoins, puisque tous ces éléments coexistent dans un univers unique, beaucoup de physiciens considèrent que la représentation du temps devrait y être identique. Alessandro Coppo du Conseil national italien de la recherche et des collègues ont décidé d’approndir cette hypothèse .
A cette fin, ils ont représenté dans une modélisation mathématique l’horloge comme constituée d’une série de petits aimants qui sont intriqués avec un oscillateur quantique, l’équivalent quantique d’un ressort. Ils ont alors constaté que ce système pouvait être décrit comme une version de l’équation de Schrodinger , célèbre équation utilisée pour décrire le comportement des particules quantiques.
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89quation_de_Schr%C3%B6dinger,
Mais elle en différait radicalement sur un point. Alors que l’équation de Schrodinger contenait une variable que nous appelons le temps, la nouvelle équation contenait une variable qui énumérait les états quantiques des aimants
voir ci-dessous Physical Review A, doi.org/mztc
Ils répétèrent alors ces calculs, en supposant que les aimants et l’oscillateur étaient assez grands pour que les effets quantiques n’altèrent pas leurs comportements. Ils faisaient l’hypothèse que le temps pouvait être une conséquence de l’intrication quantique, même pour des objets qui paraissent classiques. L’expérience leur donna raison.
Notons que ces hypothèses et ces tests seront fondamentaux pour préciser la future loi de la Gravitation quantique
Référence
Magnetic clock for a harmonic oscillator
Alessandro Coppo, Alessandro Cuccoli, and Paola Verrucchi
Phys. Rev. A 109, 052212 – Published 10 May 2024
ABSTRACT
We present an implementation of a recently proposed procedure for defining time, based on the description of the evolving system and its clock as noninteracting, entangled systems, according to the Page and Wootters approach. We study how the quantum dynamics transforms into a classical-like behavior when conditions related to macroscopicity are met by the clock alone, or by both the clock and the evolving system. In the description of this emerging behavior finds its place the classical notion of time, as well as that of phase-space and trajectories on it. This allows us to analyze and discuss the relations that must hold between quantities that characterize the system and clock separately, in order for the resulting overall picture to be that of a physical dynamics as we mean it.
Nos remerciements à NewScientist 8 june 2024 Karmela Padavic-Callaghan
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