Подтверждение существования двух стрел времени, выходящих из квантового мира
Всегда ли время течет в одном направлении? Этот вопрос, веками волновавший философов и ученых, теперь получил новое освещение благодаря революционному исследованию, проведенному учеными из Университета Суррея. Согласно их недавним открытиям, возможно, что время не является линейным и необратимым явлением, а может течь в обоих направлениях, в зависимости от основных квантовых условий. Это открытие не только переворачивает наше представление о времени, но и открывает новые перспективы для квантовой механики, космологии и фундаментальных законов физики.
Стрела времени: обыденная иллюзия?
Стрела времени — это идея о том, что время необратимо течет из прошлого в будущее. Эта концепция является основополагающей для нашего повседневного опыта. Каждый день мы наблюдаем, как события разворачиваются в одном направлении: стакан разбивается и никогда не восстанавливается спонтанно, пролитое молоко никогда не возвращается в стакан. Это то, что мы называем стрелой времени: движение в одну сторону.
Однако если проанализировать проблему на более глубоком уровне, все становится сложнее. Законы физики, в особенности те, что управляют квантовой механикой, не свидетельствуют в пользу какого-то определенного направления времени. Фундаментальные уравнения физики фактически симметричны, что означает, что они одинаково хорошо работают как при движении времени вперед, так и при его обратном движении. Однако в нашем повседневном опыте трудно представить себе мир, в котором время могло бы течь вспять.
Поэтому иллюзия стрелы времени кажется эмерджентным свойством нашей макроскопической реальности, на которую влияют более фундаментальные процессы, подчиняющиеся другим правилам. Именно этот парадокс давно интригует исследователей.
Исследование, которое ставит под сомнение наши представления
Именно на этом фоне команда под руководством доктора Андреа Рокко, доцента кафедры физики и математической биологии Университета Суррея, провела исследование, которое может радикально изменить наше представление о времени. Исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, посвящено открытым квантовым системам — области физики, изучающей взаимодействие квантовых систем с окружающей средой. Эти квантовые системы, включающие явления субатомного масштаба, ведут себя совсем не так, как те, что наблюдаются в макроскопическом мире.
Работа исследователей была сосредоточена на следующем вопросе: почему мы воспринимаем время как необратимую стрелу, идущую из прошлого в будущее? Вытекает ли это восприятие непосредственно из законов квантовой механики или является результатом взаимодействия с окружающей средой в более широком масштабе?
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи упростили проблему, рассматривая окружающую среду как фактор вне уравнения, чтобы сосредоточиться исключительно на самой квантовой системе. Они предположили, что окружающая среда, как и Вселенная в целом, настолько велика, что энергия и информация рассеиваются в ней, не возвращаясь в систему. Эта модель позволила им изучить, как на квантовом уровне возникает направление времени, хотя в теории оно может течь в обоих направлениях.
Результаты: новый взгляд на время
Результаты этого исследования удивительны. По словам исследователей, даже после принятия во внимание гипотезы об обширной и диссипативной среде, уравнения, описывающие открытую квантовую систему, вели себя одинаково независимо от того, двигалось ли время вперед или назад. Другими словами, с квантовой точки зрения, теоретически возможно, чтобы время текло в любом направлении, если условия системы позволяют это делать.
Тот факт, что уравнения симметричны относительно времени, независимо от того, движется оно вперед или назад, является ключевым элементом этого открытия. Это удивительное открытие, поскольку оно предполагает, что стрела времени, как мы ее воспринимаем в повседневной жизни, может быть следствием более сложных явлений, а не неотъемлемым свойством самих физических законов.
Исследователи также обратили внимание на интересный математический аспект, который до сих пор игнорировался большинством предыдущих исследований. Взглянув на уравнения под новым углом, они обнаружили явление, называемое ядром памяти, которое сохраняет временную симметрию уравнения в неизменном виде. Это ядро является фундаментальным элементом в том, как эволюционирует квантовая система, и может объяснить возможность того, что время течет в обоих направлениях.
Последствия для физики: пересмотр фундаментальных законов
Эти результаты имеют глубокие последствия для нашего понимания времени и физики в целом. Во-первых, они предполагают, что восприятие времени как необратимой стрелы может быть связано с тем, как мы взаимодействуем с окружающей средой, а не с внутренними физическими законами. В квантовых рамках кажется, что время действительно может течь в обоих направлениях, но именно процесс взаимодействия со Вселенной навязывает нам очевидное направление.
Это открытие может иметь последствия для нескольких областей физики. Оно предлагает новый взгляд на давние вопросы космологии, такие как начало Вселенной или природа времени в масштабах черных дыр. Оно также может повлиять на теорию квантовой гравитации — область физики, которая стремится объединить общую относительность Эйнштейна и квантовую механику.
Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/podtverzhdenie-sushhestvovaniya-dvuh-strel-vremeni-vyhodyashhih-iz-kvantovogo-mira/