Время течёт в обе стороны? Физики экспериментально подтвердили две стрелы времени в квантовом мире
Британские физики из Университета Суррея поставили под сомнение фундаментальное представление о времени как о необратимом потоке. В ходе математического моделирования открытых квантовых систем они обнаружили, что на микроуровне время может быть симметричным. Это означает, что уравнения, описывающие поведение элементарных частиц, работают одинаково как при движении вперед, так и назад, что вступает в прямое противоречие с нашим макроскопическим опытом.
Парадокс «стрелы времени»: почему законы физики не замечают разрушения?
В повседневной жизни необратимость очевидна: разбитая чашка никогда не соберется обратно. Однако фундаментальные уравнения классической и квантовой механики индифферентны к направлению времени. Исследователи попытались разрешить это противоречие, изучая так называемые «открытые системы» — частицы, взаимодействующие с окружающей средой. Логика подсказывала, что именно это взаимодействие должно «навязать» системе однонаправленность.
Неожиданная симметрия в хаосе
Ученые смоделировали поведение квантовой частицы, погруженной в бескрайний «океан» других частиц, предположив, что вся информация и энергия, уходящие в этот океан, теряются безвозвратно. Вопреки ожиданиям, даже после всех упрощений математическая модель сохранила полную симметрию относительно времени. Как отметил один из авторов работы, Томас Гафф, уравнения продолжали вести себя одинаково независимо от того, в какую сторону двигалось время.
«Ядро памяти» и разрывный множитель: ключ к разгадке
Секрет такой устойчивости кроется в особом компоненте уравнений — «ядре памяти», которое отвечает за хранение информации о прошлом системы. Выяснилось, что это ядро само по себе симметрично. Кроме того, исследователи выявили критически важный, но часто игнорируемый элемент — разрывный во времени множитель. Именно он обеспечивает сохранение временной симметрии даже в условиях необратимости, что стало для научной группы полной неожиданностью.
В 2023 году другая группа ученых выдвинула гипотезу о том, что время может быть не фундаментальным свойством Вселенной, а эмерджентным явлением, возникающим из квантовой запутанности. Нынешнее исследование косвенно подтверждает эту теорию, показывая, что на базовом уровне времени как такового может не существовать.
Открытие не означает, что путешествия во времени станут реальностью в ближайшее время. Однако оно кардинально меняет подход к пониманию термодинамики и квантовой механики. Если время обратимо на микроуровне, это открывает новые перспективы для квантовых вычислений и криптографии, где управление временной энтропией может стать ключом к созданию сверхстабильных систем. Пока это чистая теория, но именно такие прорывы в фундаментальной физике когда-то привели к созданию лазеров и транзисторов.
