Czy przestrzeń i czas są potrzebne? Trwają badania nad nowymi fundamentami fizyki kwantowej

Dr hab. Antonio Vassallo z Zakładu Filozofii i Etyki w Administracji na Wydziale Administracji i Nauk Społecznych realizuje projekt badawczy „Machiańskie ramy dla fizyki kwantowej”. Badania finansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach grantu OPUS potrwają trzy lata, a ich budżet wynosi 1,2 miliona złotych.

Projekt „Machiańskie ramy dla fizyki kwantowej” stawia odważne pytania o fundamenty fizyki kwantowej. Bada, jak przestrzeń, czas i materia mogą wyłaniać się z głębszej struktury relacji między obiektami. Inspirowany ideami filozofa Gottfrieda Leibniza i fizyka Ernsta Macha, kwestionuje tradycyjne przekonanie, że przestrzeń i czas są konieczne do opisu świata fizycznego. Zamiast tego sugeruje, że rzeczywistość może składać się wyłącznie z relacji – bez żadnej „sceny”, na której te obiekty się znajdują. W badaniach wykorzystywana jest teoria zwana Pure Shape Dynamics, która pozwala spojrzeć na mechanikę kwantową i grawitację z zupełnie nowej perspektywy.

– A co, jeśli struktura rzeczywistości nie jest utkana z przestrzeni i czasu, lecz z sieci relacji między rzeczami? Badania mają na celu odkrycie ukrytej struktury leżącej u podstaw naszych najgłębszych teorii fizycznych – wyjaśnia prof. Vassallo.

Efektem prac będzie dostarczenie nowego podejścia teoretycznego, które może rzucić światło na jedne z największych zagadek fizyki: dlaczego mechanika kwantowa wydaje się tak dziwna i jak sama czasoprzestrzeń mogłaby wyłaniać się z bardziej podstawowych zasad. Choć wyniki badań będą głównie teoretyczne, w dłuższej perspektywie mogą wpłynąć na rozwój technologii kwantowych, precyzyjnych metod pomiaru czy nasze rozumienie wszechświata i przyczynić się do rozwoju takich dziedzin jak obliczenia kwantowe, dokładne pomiary czy kosmologia teoretyczna.

Inspiracją do działań było fundamentalne pytanie: dlaczego fizyka kwantowa jest tak nieintuicyjna w porównaniu z naszym codziennym doświadczeniem? Naukowiec z WAiNS zaznacza, że obecne teorie zakładają, że świat kwantowy po prostu taki jest, nie wyjaśniając, skąd biorą się jego własności.

Aktualnie trwają prace nad opracowaniem podstawowych założeń i pierwszych modeli teoretycznych. Kolejnym etapem badań będzie próba połączenia wiedzy z fizyki i filozofii. 

– Fizyka kwantowa wystawia naszą intuicję na próbę, ale co, jeśli prawdziwa tajemnica nie tkwi w świecie kwantowym, lecz w naszym rozumieniu przestrzeni i czasu? – dodaje prof. Vassallo. – Ten projekt polega na przemyśleniu samej sceny, na której rozgrywa się fizyka.