Η βαρύτητα κάνει το Σύμπαν κλασικό. Gravity Makes the Universe Classical

Large-scale quantum weirdness. Thousands of rubidium atoms placed in a superposition state (in this case being in two places at once) generate this striped pattern as the superposition is allowed to break up and the two components interfere. Cosmological gravitational radiation will break up any such large-scale superpositions that might have spontaneously arisen anywhere in the Universe, according to new calculations. NIST

Σε μία μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Physical Review Letters, o καθηγητής θεωρητικής φυσικής Miles Blencowe του πανεπιστημίου του Darmouth, υποστηρίζει πως τα βαρυτικά κύματα, τα οποία υποτίθεται πως γεμίζουν και διαπερνούν το Σύμπαν, είναι αυτά που το κάνουν να φαίνεται κλασικό στα μάτια μας, «καταστρέφοντας» τη κβαντική του υπόσταση στις μεγάλες κλίμακες.

Η γάτα του Σρέντιγκερ

Μια βασική ιδιότητα των κβαντικών συστημάτων είναι η αρχή της υπέρθεσης, η πιθανότητα δηλαδή ενός συστήματος να βρίσκεται σε παραπάνω από μία καταστάσεις. Είναι γνωστό το περίφημο νοητικό πείραμα του Έρβιν Σρέντιγκερ πάνω στο θέμα, το οποίο σκιαγραφεί το πρόβλημα που έχουμε εάν μεταφέρουμε αυτή την αντίληψη σε αντικείμενα του καθημερινού μας κόσμου: έστω πως έχουμε μια γάτα κλεισμένη σε ένα μαύρο κουτί. Δίπλα στη γάτα, υπάρχει ένα ραδιενεργό στοιχείο με ίση πιθανότητα να διασπαστεί ή όχι μέσα στην επόμενη ώρα. Αν το ραδιενεργό στοιχείο διασπαστεί, θα εκπέμψει ενέργεια, μια ειδική συσκευή θα την ανιχνεύσει και θα απελευθερώσει ένα τσεκούρι, που θα αποκεφαλίσει τη γάτα μας.

Για την επόμενη ώρα, και όσο διαρκεί το νοητικό μας πείραμα, όχι μόνο δε ξέρουμε αν η γάτα είναι ζωντανή, αλλά κβαντομηχανικά τουλάχιστον, είναι σε υπέρθεση: και ζωντανή και νεκρή!

Μια βασική αρχή της υπέρθεσης, είναι πως είναι πολύ ευαίσθητη και καταστρέφεται όταν το κβαντικό σύστημα αλληλεπιδράσει με τον εξωτερικό κόσμο. Ακόμη κι ένα άτομο σε ένα εργαστήριο πρέπει να προστατευτεί από παντός είδους ακτινοβολία για να παραμείνει σε υπέρθεση. Πολλοί φυσικοί πιστεύουν πως τέτοιου είδους μακροσκοπικές υπερθέσεις, στις οποίες πολλοί παράγοντες πρέπει να βρίσκονται σε ισορροπία, καταστρέφονται από επιδράσεις τους περιβάλλοντός τους.

Τα βαρυτικά κύματα

Τα βαρυτικά κύματα, αν και δεν έχουν άμεσα παρατηρηθεί, αλλά έχουν προβλεφθεί από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν εδώ και 90 περίπου χρόνια, είναι αναδιπλώσεις του ιστού του χωροχρόνου, τα οποία διασχίζουν το  Σύμπαν. Καθώς διαπερνούν τα πάντα, θα μπορούσαν να είναι εκείνα η αιτία που «σπρώχνει» τα κβαντικά αντικείμενα να διαλέξουν μία κατάσταση, όταν βρίσκονται σε υπέρθεση. Τουλάχιστον έτσι υποστηρίζει ο καθηγητής  Blencowe, ο οποίος μελέτησε ένα σχετικά απλά μοντέλο, ενός ατόμου που βρίσκεται σε κατάσταση υπέρθεσης. Υπολόγισε μάλιστα, πως για να καταστρέψει την υπέρθεση αυτού του ατόμου ένα βαρυτικό κύμα, θα χρειάζονταν περίπου 1045 δευτερόλεπτα, αρκετός καιρός, αν σκεφτεί κανείς πως η ηλικία του Σύμπαντος είναι της τάξεως των 1017 δευτερολέπτων !

Το αποτέλεσμα αυτό δεν αποτελεί έκπληξη, καθώς η βαρύτητα δεν αλληλεπιδρά πολύ με τόσο μικρά αντικείμενα. Για μεγαλύτερα όμως αντικείμενα, όπως αυτά που έχουμε εξοικειωθεί να χρησιμοποιούμε ή να παρατηρούμε, ο καθηγητής έδειξε πως αρκούν 0.01 δευτερόλεπτα αλληλεπίδρασης του συστήματος με ένα βαρυτικό κύμα  όπως αυτά που διαπερνούσαν το Σύμπαν από την εποχή της Μεγάλης Έκρηξης, για να καταστραφεί κάποια υπέρθεση.  Έτσι, ο καθηγητής καταλήγει πως είναι η βαρύτητα εκείνη η δύναμη που δίνει την κλασική συμπεριφορά σε μακροσκοπική κλίμακα στο Σύμπαν.