La relativité restreinte et la curieuse physique de la chronologie

La relativité restreinte a changé notre façon de penser le temps et l'ordre des événements. Einstein a montré que deux événements peuvent sembler simultanés pour un observateur mais pas pour un autre. En fait, il est possible de faire apparaître deux événements spatialement séparés dans n'importe quel ordre en choisissant de les visualiser à partir de référentiels différents .

Mais qu'en est-il de trois événements ou plus ? Est-ce que tous les ordres de temps possibles se produisent dans une image ou une autre ? Si non, quelles sont les restrictions ? demandent Alfred Shapere de l'Université du Kentucky à Lexington et Frank Wilczek du Massachusetts Institute of Technology à Cambridge. Aujourd'hui, ils nous donnent la réponse.

Leur raisonnement s'avère simple. Étant donné trois événements A, B et C, six ordres possibles sont possibles. Ces événements se produisent dans un univers avec trois dimensions d'espace et une de temps. Dans ce monde à quatre dimensions, il est toujours possible de relier ces événements par un triangle situé sur un plan à deux dimensions.

Shapere et Wilczek montrent que si le plan de ce triangle est entièrement semblable à l'espace - en d'autres termes, s'il est perpendiculaire à la dimension du temps - alors il existe un cadre de référence dans lequel les événements sont simultanés et de petites transformations peuvent produire les six ordres. .

Mais si l'avion est semblable au temps de quelque manière que ce soit, alors certains ordres deviennent impossibles.

Ils généralisent ce résultat pour n'importe quel nombre d'événements dans n'importe quel nombre de dimensions pour les espaces-temps plats et courbes.

Et dans un dernier coup d'éclat, ils montrent comment faire le même tour à l'envers : ils élaborent les propriétés d'un espace-temps compte tenu de la nature des chronologies qu'il permet.

Cela peut avoir des implications intéressantes. La chronologie des événements joue un rôle important en mécanique quantique. Par exemple, imaginez trois événements A, B et C séparés dans l'espace. Un observateur pourrait décrire ces événements en utilisant une fonction d'onde dans laquelle A précède B. Dans ce cas, une mesure en A réduit la fonction d'onde accessible à B.

Cependant, un autre observateur peut décrire les événements à l'aide d'une fonction d'onde dans laquelle B précède A. Dans ce cas, une mesure en B réduit la fonction d'onde accessible à A.

Non, supposons que la chronologie des événements soit contrainte de telle sorte que A ne puisse jamais précéder à la fois B et C.

Ensuite, nous avons la situation particulière qu'une mesure en A peut provoquer un effondrement en B ou en C, dans des cadres différents, mais jamais les deux, disent Shapere et Wilczek.

Ce n'est pas un paradoxe mais c'est étrangement artificiel. Il est clair qu'il y a une lacune dans la logique que les physiciens utilisent pour penser la mécanique quantique de cette manière.

Shapere et Wilczek disent avoir développé cette nouvelle approche de la chronologie spécifiquement pour clarifier la logique de la mécanique quantique. Nous prévoyons de développer davantage les implications des conditions chronologiques pour la logique de la théorie quantique dans les travaux futurs, disent-ils.

Utiliser la chronologie de la relativité restreinte comme terrain d'essai pour la logique de la mécanique quantique peut conduire à des résultats intéressants. Le plus excitant serait une sorte de conflit entre les deux théories qui font des prédictions différentes. Cela permettrait un test expérimental.

Bien sûr, il existe déjà une sorte de conflit entre la relativité restreinte et la mécanique quantique sous la forme d'intrication, l'étrange phénomène quantique dans lequel deux corps partagent la même fonction d'onde même s'ils sont spatialement séparés.

La nature fondamentale de l'intrication est l'un des grands mystères de la science. Peut-être que la nouvelle approche chronologique de Shapere et Wilczek sera utile.

Réf : arxiv.org/abs/1208.3841 : Contraintes sur les chronologies

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