Китайські вчені пояснили односторонній плин часу та чому подорожі в минуле неможливі. Нова теорія поглиблює розуміння того, як напрям часу може виникати з квантових процесів без опори виключно на вимірювання чи спостереження
Фото: freepik.com
Їхня робота пропонує нове пояснення того, чому час узагалі має напрям, навіть попри те, що базові закони Всесвіту часто не віддають переваги ні минулому, ні майбутньому.
Відтоді як люди навчилися абстрактно мислити, час залишається однією з найглибших загадок природи. Ми пам’ятаємо минуле, переживаємо теперішнє й очікуємо майбутнє, але ніколи не спостерігаємо, щоб час рухався назад.
Водночас багато фундаментальних законів фізики прямо не забороняють зворотний плин часу. Це протиріччя понад століття непокоїть учених.
Ентропія пояснює багато незворотних процесів
У повсякденному житті час відчувається як спрямований. Цю ідею часто називають «стрілою часу» — поняттям, що описує односторонній рух від минулого до майбутнього. Однак коли фізики аналізують рівняння, які керують фундаментальними частинками — у класичній механіці, електромагнетизмі чи квантовій теорії, — вони часто виявляють, що ці рівняння однаково добре працюють і для руху часу вперед, і для руху назад.
Це породжує логічне запитання: якщо закони фізики переважно симетричні щодо часу, чому наш досвід настільки чітко односторонній?
Традиційно найпоширенішу відповідь дає термодинаміка. У XIX столітті фізик Людвіг Больцман пов’язав стрілу часу з ентропією — величиною, яку часто описують як міру безладу.
Згідно з другим законом термодинаміки, ентропія в ізольованій системі з часом зростає. Це пояснює, чому тане лід, чому гази розширюються і чому складні системи руйнуються, а не спонтанно впорядковуються.
Цікаве по темі: Учені знайшли місце для висадки людей на Марсі
Хоча ентропія пояснює багато незворотних процесів, вона не знімає всіх питань. Мікроскопічні закони все ще допускають рух часу в обох напрямках, а сама ентропія спирається на припущення щодо початкових умов Всесвіту. Саме тут стають важливими нові підходи, зокрема й нещодавнє дослідження китайських учених.
Новий підхід зосереджується на квантовому рівні
Нова теоретична модель зосереджується на процесах квантового рівня, де частинки й системи тісно пов’язані між собою. Замість опори лише на ентропію або зовнішнє спостереження дослідники стверджують, що напрям часу може природно виникати з внутрішньої еволюції квантових систем.
На квантовому масштабі системи не існують ізольовано. Вони взаємодіють, обмінюються інформацією та стають корельованими одна з одною. У міру накопичення цих кореляцій еволюцію системи стає дедалі складніше повернути назад на практиці, навіть якщо теоретично це допускається рівняннями.
У такому баченні незворотність не нав’язується ззовні. Вона виникає з внутрішньої структури та динаміки системи. У процесі взаємодії квантових компонентів інформація про їхні попередні стани розсіюється й стає фактично недоступною. Це формує природне відчуття «до» і «після», створюючи стрілу часу.
Новий підхід не заперечує термодинаміку чи теорії Альберта Ейнштейна. Він їх доповнює. Ентропія й надалі відіграє ключову роль на великих масштабах, тоді як теорія відносності описує поведінку часу за високих швидкостей і в сильних гравітаційних полях.
Головний внесок нової теорії полягає в глибшому розумінні того, як напрям часу може виникати з квантових процесів без опори виключно на вимірювання, спостереження чи особливі початкові умови. Вона допомагає поєднати мікроскопічні закони фізики з нашим макроскопічним досвідом.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Екстремальне падіння рівня кисню «задушить» більшість життя на Землі — учені
Новий суперконтинет знищить людство — учені
Учені виявили суперзадачі, які не під силу навіть квантовим комп’ютерам
Джерело: Interesting Engineering.
Telegram
Viber
