I ricercatori dell'Università di Vienna e dell'Accademia austriaca delle scienze sviluppano un nuovo quadro teorico per descrivere come si trasformano le strutture causali nella meccanica quantistica. Analizzano in quali condizioni la meccanica quantistica consente alla struttura causale del mondo di diventare "sfocata". In questo caso, un ordine fisso di eventi non è possibile. I risultati sono pubblicati sulla rinomata rivista Revisione fisica X .

L'idea che gli eventi accadano uno dopo l'altro in un ordine causale fisso fa parte della nostra immagine intuitiva del mondo fisico. Immagina che Alice possa inviare un messaggio a Bob tramite un filo che li collega. Alice decide di fare un barbecue e può invitare Bob tramite la connessione via cavo. Se viene invitato, Bob decide di preparare alcuni Ćevapčići da portare con sé. Questo è un esempio in cui l'evento in cui Alice decide di invitare Bob al barbecue influenza l'evento in cui Bob decide di preparare il cibo. Un tale ordine di eventi caratterizza una struttura causale definita. Però, la ricerca sui fondamenti della meccanica quantistica suggerisce che, a livello quantistico, le strutture causali possono essere "indefinite". In una struttura causale indefinita potrebbe non esserci un ordine fisso in cui accadono gli eventi, cioè se Alice influenza Bob o Bob influenza Alice potrebbe non essere definito.

Se la causalità è davvero indefinita, da dove vengono le strutture causali indefinite? Possono essere ottenuti dinamicamente in modo che le strutture causali definite diventino indefinite? E, se è così, a quali condizioni può succedere? Le risposte a queste domande sarebbero notevoli, perché getterebbero luce sulla natura della causalità nel mondo quantistico.

In un recente documento, pubblicato sulla rivista Revisione fisica X , un gruppo di fisici guidati da Časlav Brukner presso l'Università di Vienna e l'Istituto di Vienna per l'ottica quantistica e l'informazione quantistica dell'Accademia austriaca delle scienze ha dimostrato che, se la dinamica delle strutture causali è continua e reversibile, una struttura causale definita non può mai diventare indefinita. Nel nostro esempio, una piegatura o stiramento del filo (trasformazione continua e reversibile) che collega Alice e Bob non porterebbe ad alcun cambiamento nella struttura causale perché Alice può ancora raggiungere Bob. Se si vuole cambiare la struttura causale, si dovrebbe scollegare e ricollegare il filo (non continuo) o sostituire il filo (non reversibile). I ricercatori hanno anche studiato situazioni più complesse in cui sono coinvolte più parti. Per esempio, decisioni di una terza persona, Charly, può in determinate circostanze determinare se l'ordine causale degli eventi futuri è definito o indefinito.

"I nostri risultati dimostrano che sotto assunzioni fisicamente ragionevoli di continuità e reversibilità un mondo con un ordine causale definito non diventerà mai un mondo con un ordine causale indefinito e viceversa, "dice Esteban Castro, uno degli autori del saggio. Questa intuizione può portare a una comprensione più completa di quale sia il ruolo della causalità nel mondo quantistico.