Desde sus inicios, la mecánica cuántica no ha dejado de sorprendernos con su peculiaridad, tan difícil de entender. ¿Por qué parece que una partícula atraviesa dos rendijas simultáneamente? Por qué, en lugar de predicciones específicas, ¿Podemos hablar solo de evolución de probabilidades? Según teóricos de universidades de Varsovia y Oxford, las características más importantes del mundo cuántico pueden resultar de la teoría especial de la relatividad, que hasta ahora parecía tener poco que ver con la mecánica cuántica.

Desde la llegada de la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad, Los físicos han perdido el sueño por la incompatibilidad de estos tres conceptos (tres, ya que hay dos teorías de la relatividad:especial y general). Se ha aceptado comúnmente que es la descripción de la mecánica cuántica la más fundamental y que la teoría de la relatividad tendrá que ajustarse a ella. Dr. Andrzej Dragan de la Facultad de Física, La Universidad de Varsovia (FUW) y el Prof. Artur Ekert de la Universidad de Oxford (UO) acaban de presentar su razonamiento que lleva a una conclusión diferente. En el artículo "El principio cuántico de la relatividad, "publicado en el Nueva Revista de Física , demuestran que las características de la mecánica cuántica que determinan su singularidad y su exotismo no intuitivo, aceptadas, Y lo que es más, sobre la fe (como axiomas):se puede explicar dentro del marco de la teoría especial de la relatividad. Uno solo tiene que decidir sobre un cierto paso bastante poco ortodoxo.

Albert Einstein basó la teoría especial de la relatividad en dos postulados. El primero se conoce como el principio de relatividad galileano (que, tenga en cuenta, es un caso especial del principio copernicano). Esto establece que la física es la misma en todos los sistemas inerciales (es decir, uno que está en reposo o en un movimiento constante en línea recta). El segundo postulado, formulado sobre el resultado del famoso experimento de Michelson-Morley, impuso el requisito de una velocidad constante de la luz en cada sistema de referencia.

"Einstein consideró crucial el segundo postulado. En realidad, lo que es crucial es el principio de relatividad. Ya en 1910 Vladimir Ignatowski demostró que basándose solo en este principio es posible reconstruir todos los fenómenos relativistas de la teoría especial de la relatividad. Un razonamiento sorprendentemente simple, que lleva directamente del principio de relatividad al relativismo, también fue presentado en 1992 por el profesor Andrzej Szymacha de nuestra facultad, "dice el Dr. Dragan.

La teoría especial de la relatividad es una estructura coherente que permite tres tipos de soluciones matemáticamente correctas:un mundo de partículas que se mueven a velocidades subluminales, un mundo de partículas que se mueven a la velocidad de la luz y un mundo de partículas que se mueven a velocidades superlumínicas. Esta tercera opción siempre ha sido rechazada por no tener nada que ver con la realidad.

"Planteamos la pregunta:¿qué sucede si, por el momento sin entrar en la fisicalidad o no fisicalidad de las soluciones, tomamos en serio no parte de la teoría especial de la relatividad, pero todo eso junto con el sistema superluminal? Esperábamos paradojas de causa-efecto. Mientras tanto, vimos exactamente esos efectos que forman el núcleo más profundo de la mecánica cuántica, "dicen el Dr. Dragan y el Prof. Ekert.

Inicialmente, Ambos teóricos consideraron un caso simplificado:espacio-tiempo con las tres familias de soluciones, pero que consta de una sola dimensión espacial y una temporal (1 + 1). Una partícula en reposo en un sistema de soluciones parece moverse superluminalmente en el otro, lo que significa que la superluminosidad en sí es relativa.

En un continuo espacio-tiempo construido de esta manera, los eventos no deterministas ocurren naturalmente. Si en un sistema en el punto A hay generación de una partícula superluminal, incluso completamente predecible, emitido hacia el punto B, donde simplemente no hay información sobre las razones de la emisión, luego, desde el punto de vista del observador en el segundo sistema, los eventos van del punto B al punto A, por lo que parten de un evento completamente impredecible. Resulta que también aparecen efectos análogos en el caso de las emisiones de partículas subluminales.

Ambos teóricos también han demostrado que después de tener en cuenta las soluciones superlumínicas, el movimiento de una partícula en múltiples trayectorias aparece simultáneamente de forma natural, y una descripción del curso de los eventos requiere la introducción de una suma de amplitudes de probabilidad combinadas que indican la existencia de superposición de estados, un fenómeno asociado hasta ahora sólo con la mecánica cuántica.

En el caso del espacio-tiempo con tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal (3 + 1), es decir, correspondiente a nuestra realidad física, la situación es más complicada. El principio de relatividad en su forma original no se conserva:los sistemas subluminal y superluminal son distinguibles. Sin embargo, los investigadores notaron que cuando el principio de relatividad se modifica a la forma:"La capacidad de describir un evento de una manera local y determinista no debería depender de la elección de un sistema de referencia inercial, "limita las soluciones a aquellas en las que todas las conclusiones de la consideración en (1 + 1) espacio-tiempo siguen siendo válidas.

"Nos dimos cuenta, de paso, la posibilidad de una interpretación interesante del papel de las dimensiones individuales. En el sistema que parece superluminal para el observador, algunas dimensiones del espacio-tiempo parecen cambiar sus roles físicos. Sólo una dimensión de la luz superluminal tiene carácter espacial:aquella a lo largo de la cual se mueve la partícula. Las otras tres dimensiones parecen ser dimensiones de tiempo, "dice el Dr. Dragan.

Un rasgo característico de las dimensiones espaciales es que una partícula puede moverse en cualquier dirección o permanecer en reposo, mientras que en una dimensión temporal siempre se propaga en una dirección (lo que llamamos envejecimiento en el lenguaje cotidiano). Entonces, tres dimensiones de tiempo del sistema superluminal con una dimensión espacial (1 + 3) significarían entonces que las partículas inevitablemente envejecen en tres veces simultáneamente. El proceso de envejecimiento de una partícula en un sistema superluminal (1 + 3), observado desde un sistema subluminal (3 + 1), se vería como si la partícula se moviera como una onda esférica, que conduce al famoso principio de Huygens (cada punto de un frente de onda puede tratarse a sí mismo como una fuente de una nueva onda esférica) y al dualismo de ondas corpusculares.

"Toda la extrañeza que aparece al considerar soluciones relacionadas con un sistema que parece superluminal resulta no ser más extraño que lo que la teoría cuántica comúnmente aceptada y verificada experimentalmente ha estado diciendo durante mucho tiempo. Por el contrario, teniendo en cuenta un sistema superluminal, es posible, al menos teóricamente, derivar algunos de los postulados de la mecánica cuántica a partir de la teoría especial de la relatividad, que generalmente se aceptaban como no resultantes de otros, razones más fundamentales, "Concluye el Dr. Dragan.

Durante casi cien años, la mecánica cuántica ha estado esperando una teoría más profunda para explicar la naturaleza de sus misteriosos fenómenos. Si el razonamiento presentado por los físicos de FUW y UO resiste la prueba del tiempo, la historia se burlaría cruelmente de todos los físicos. La teoría "desconocida" buscada durante décadas, explicando la singularidad de la mecánica cuántica, sería algo ya conocido desde el primer trabajo sobre teoría cuántica.