La recherche quantique sur l’origine du temps ne révèle aucune distinction entre le passé et le futur

À la recherche de la source du temps, les physiciens de l’Université de Surrey, Thomas Guff, Chintalpati Umashankar Shastry et Andrea Rocco ont examiné ce qu’ils ont comparé à un bain quantique chaud sous l’étendue infinie de l’éternité.

Malgré tous nos efforts, nous ne pouvons pas nous souvenir de ce qui se passera demain – et les physiciens ne savent toujours pas pourquoi.

Ils n’ont pas trouvé ce qu’ils attendaient, mais ont plutôt confirmé que le temps peut s’écouler à l’envers aussi facilement qu’il avance dans le domaine de la mécanique quantique. Malgré cela, leurs découvertes pourraient éventuellement aider à expliquer pourquoi la physique insiste sur l’existence de l’histoire.

Pourquoi la physique ne favorise ni le passé ni le futur

En termes techniques, la physique est largement symétrique en ce qui concerne le temps. Bien que nous ne puissions jamais assister à un œuf se réparer ou à un chêne se transformer en gland, les lois fondamentales de la plupart des processus offrent peu d’indications sur la question de savoir si une équation doit se tourner vers le passé ou le futur.

Les endroits où chercher des réponses sur la raison pour laquelle le passé reste fixe ne manquent pas. Par exemple, les cosmologistes ont étudié comment l’Univers se dilate d’un état de faible à un état de haute entropie. Les physiciens quantiques se sont demandés si l’enchevêtrement croissant d’une particule avec son environnement pouvait jouer un rôle. Cependant, jusqu’à présent, aucune explication claire n’a émergé pour expliquer pourquoi la dimension du temps maintient une telle cohésion.

Guff, Shastry et Rocco ont spéculé que les équations quantiques du mouvement pourraient contenir un mécanisme qui empêche un système de revenir à un état passé, agissant comme un cliquet pour garantir que les lois du système ne se déplacent pas vers l’arrière.

Modélisation du temps avec les chaînes de Markov

Ils ont utilisé une approximation mathématique appelée chaîne de Markov pour modéliser les particules chauffées dans un conteneur ouvert. Dans ce cadre markovien, où le système n’a pas de mémoire au-delà du présent, chaque état quantique dépendrait uniquement de l’état immédiatement précédent. Cela pourrait conduire à une progression unidirectionnelle vers le futur ou à une oscillation qui pourrait tout aussi bien inverser la direction.

Malgré un examen approfondi de leurs équations, l’équipe n’a trouvé aucune indication que la symétrie de l’inversion du temps était en conflit avec l’activité quantique, ce qui suggère que la “mémoire” du système ne montrait aucune préférence pour le passé ou le futur.

“Nos résultats suggèrent que, bien que notre expérience quotidienne nous dise que le temps ne fait qu’avancer, nous ignorons simplement que la direction inverse était tout aussi possible”, déclare Rocco.

Temps quantique vs. temps quotidien

Bien que le temps puisse fluctuer d’avant en arrière au niveau quantique, il ne se comporte certainement pas de cette façon dans notre monde quotidien. Un vrai bain chaud sous le ciel nocturne, par exemple, se refroidira toujours à mesure que la chaleur se dissipe dans l’univers en constante expansion.

Les chercheurs soulignent que leurs découvertes ne contredisent pas les lois de la thermodynamique. Certaines lois physiques sont véritablement irréversibles. Cependant, même si la flèche du temps se retournait au niveau quantique, le système se refroidirait toujours comme prévu, ce qui implique que la thermodynamique ne favorise pas intrinsèquement une direction par rapport à l’autre dans le royaume quantique.

Si cela s’avère vrai, notre perception du temps comme une rue à sens unique pourrait n’être qu’un côté d’une image plus grande – reflétée par une deuxième chronologie de l’autre côté du Big Bang, où l’expansion cosmique et l’énergie croissante se déroulent à partir d’un état quantique qui “se souvient” du futur aussi facilement que du passé.

---

Lire l’article original sur : Science Alert

Lire la suite : Un nouvel état quantique découvert dans le graphène