La théorie quantique nous apprend qu’à l’origine des temps il n’existait pas d’intrication quantique. C’est la conclusion d’une étude qui vient de paraître sous le titre de The Decoherent Arrow of Time and the Entanglement Past Hypothesis. Cet étude s’inscrit dans la démarche actuelle des auteurs visant à critiquer l’hypothèse selon laquelle le temps ne s’écoule que dans un seul sens .
Quand deux particules sont intriquées (entangled), aucune d’elle ne peut être considérée comme des objets indépendants l’une de l’autre. Leurs propriétés se lient, quelle que soi la distance qui les sépare, que ce soit l’autre bout de la rue ou l’autre bout de l’univers.
Cependant, si ces deux particules ne sont pas totalement isolées de leur environnement, des interférences extérieures peuvent rompre leur intrication dans un processus appelé « décohérence ».
Ce processus a inspiré aux auteurs de l’étude le concept de flèche du temps quantique décohérente, décohérente parce que quantique. Ce concept repose sur l’idée que si le temps nous apparaît comme ne s’écoulant que dans un seul sens, du passé vers le futur, c’est parce que la décohérence est irréversible.
On retrouve là sous une autre forme le concept de la thermodynamique selon lequel la direction vers laquelle le temps s’écoule est gouvernée par le principe selon lequel l’entropie ou le désordre est toujours obligé d’augmenter dans le monde. Ce principe est à la base de la seconde loi de la thermodyamique.
Selon ce principe appliqué au passé, il en ressort que l’état primitif de l’univers se caractérisait par une entropie très faible, les quarks, constitutifs des protons et des neutrons, n’étant pas encore apparus.
Les auteurs de l’étude mentionnée ci-dessous en concluent que l’étude du passé de l’intrication devrait montrer qu’il n’y avait pas d’intrication aux premiers moments de l’histoire de l’univers. Par contre, au fur et à mesure de l’évolution de l’univers, il y a eu de plus en plus d’intrication et en conséquence, de plus en plus de décohérence.
D’une façon générale, un nombre croissant de théoriciens, appliquant ces principes, considèrent qu’une flèche du temps décohérente devrait être considérée comme une des lois fondamentales de l’évolution de l’univers. Il en résulterait que la fin de l’univers pourrait ne pas être aussi simple qu’elle est aujourd’hui envisagée.
Aujourd’hui il est admis que la fin de l’univers résulterait d’un phénomène dit mort par excès de chaleur (heat death) et que de ce fait le temps cesserait de s’écouler, autrement dit disparaitrait. Mais avec une flèche du temps décohérente, l’univers ne devrait pas disparaître. Autrement dit, le temps serait réel.
Référence
Arrow of Time and the Entanglement Past Hypothesis
Jim Al-Khalili, Eddy Keming Chen
If an asymmetry in time does not arise from the fundamental dynamical laws of physics, it may be found in special boundary conditions. The argument normally goes that since thermodynamic entropy in the past is lower than in the future according to the Second Law of Thermodynamics, then tracing this back to the time around the Big Bang means the universe must have started off in a state of very low thermodynamic entropy: the Thermodynamic Past Hypothesis. In this paper, we consider another boundary condition that plays a similar role, but for the decoherent arrow of time, i.e. the quantum state of the universe is more mixed in the future than in the past. According to what we call the Entanglement Past Hypothesis, the initial quantum state of the universe had very low entanglement entropy. We clarify the content of the Entanglement Past Hypothesis, compare it with the Thermodynamic Past Hypothesis, and identify some challenges and open questions for future research.
| Comments: | 10 pages, no figures |
| Subjects: | Quantum Physics (quant-ph); General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc); History and Philosophy of Physics (physics.hist-ph) |
| Cite as: | arXiv:2405.03418 [quant-ph] |
| (or arXiv:2405.03418v1 [quant-ph] for this version) | |
| https://doi.org/10.48550/arXiv.2405.03418 |
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