Fizičari pronalaze dokaze za dve strele vremena iz kvantnog domena

Šta ako vreme nije fiksirano kao što mislimo? Zamislite da umesto što teče u jednom smeru – iz prošlosti u budućnost – vreme može da teče napred ili nazad usled procesa koji se dešavaju na kvantnom nivou.

Ovo je veoma provokativno otkriće istraživača sa Univerziteta Sari u Engleskoj: nova studija pokazuje da suprotne strele vremena mogu teorijski da proizađu iz izvesnih kvantnih sistema.

Preporučujemo

Vekovima naučnici razmišljaju o streli vremena – ideji da vreme teče nepovratno iz prošlosti u budućnost. Iako to izgleda očigledno u našoj iskustvenoj realnosti, temeljni zakoni fizike ne daju inherentno prednost jednom smeru. Bez obzira da li vreme ide napred ili nazad, jednačine ostaju iste.

Jedan način da se ovo objasni je posmatranje procesa kao što je prosuto mleko koje se širi po stolu. Jasno je da vreme ide napred. Međutim, ako biste to gledali unazad, kao na filmu, odmah biste znali da nešto nije u redu – bilo bi teško poverovati da mleko može prosto da se sakupi nazad u čašu.

Ipak, postoje procesi, poput kretanja klatna, koji izgledaju jednako uverljivo krećući se u suprotnom smeru. Zagonetka je u tome što, na najfundamentalnijem nivou, zakoni fizike liče na klatno: oni ne uzimaju u obzir ireverzibilne procese.

Naši nalazi sugerišu da, iako nam naše uobičajeno iskustvo govori da se vreme kreće samo u jednom smeru, nismo svesni da je suprotan smer jednako moguć, kaže dr Andrea Roko, profesor fizike i matematičke biologije.

Studija istražuje kako kvantni sistem – subatomski svet – reaguje da svojom okolinom, što je poznato kao otvoreni kvantni sistem. Istraživači su ispitivali zašto opažamo da se vreme kreće u jednom smeru i da li ta percepcija proističe iz otvorene kvantne mehanike.

Radi pojednostavljenja problema, napravljene su dve ključne pretpostavke. Prvo, istraživači su tretirali ogromno okruženje sistema tako da se fokusiraju samo na sam kvantni sisitem. Drugo, pretpostavili su da je okruženje – poput čitavog univerzuma – toliko veliko da se energija i informacije raspršuju u njemu, bez povratka.

Ovaj pristup im je omogućio da ispitaju kako se vreme javlja kao jednosmeran fenomen, čak i ako bi, na mikroskopskom nivou, vreme teorijski moglo da se kreće u oba smera.

Čak i nakon primene ovih pretpostavki, sistem se ponašao na isti način bez obzira na to da li se vreme kretalo napred ili nazad. Ovo otkriće je obezbedilo matematičku osnovu za ideju da simetrija vremenske inverzije važi i u otvorenim kvantnim sistemima – sugerišući da strela vremena možda nije fiksirana kao što to doživljavamo.

„Iznenađujući deo projekta je da su se – čak i nakon primene standardne pojednostavljujuće pretpostavke u našim jednačinama koje opisuju otvorene kvantne sisteme – jednačine i dalje ponašale isto bez obzira na to da li se sistem kretao napred ili nazad u vremenu. Kad smo pažljivo obavili matematički rad, otkrili smo da je ovo ponašanje neminovno jer je ključni deo jednačine – memorijsko jezgro – simetričan u vremenu“, kažu istraživači.

„Takođe smo otkrili mali, ali značajan detalj koji je obično previđen – faktor vremenskog diskontinuiteta koji čuva svojstvo vremenske simetrije. Neobično je videti takav matematički mehanizam u fizičkoj jednačini pošto nije kontinuiran, i bilo je veoma iznenađujuće videti da se pojavi tako prirodno“.

Istraživanje daje novu perspektivu u pogledu jedne od najvećih misterija fizike. Razumevanje istinske prirode vremena može imati dalekosežne implikacije po kvantnu mehaniku, kosmologiju itd.

(Telegraf Nauka/University of Surrey)