Нова квантова теорія часу: що треба знати про неї?

Що таке час і чи може бути так, що всі наші уявлення про нього помилкові? Які відповіді для нас може дати нова квантова теорія часу?

Якщо спробувати розібратися, виявиться, що людство сприймає час досить просто – воно рухається вперед і не може повернути назад. Більш того, хід часу невблаганний і ми жодним чином не можемо на нього вплинути. Нещодавно команда дослідників з Центру квантової динаміки Університету Гріффіта, Національного інституту вимірів (NMI) і Австралійської організації ядерних наук і технологій (ANSTO) поставила експеримент, головною метою якого була спроба довести правильність або неправильність сучасної квантової теорії часу. Нова революційна теорія, на думку її авторів, може перевернути всі наші уявлення про час і простір – все тому, що вона допускає можливість існування статичного та незмінного Всесвіту. Фізики припустили, що факт зміни речей з плином часу не є вродженою рисою природи, а скоріше викликаний фундаментальним порушенням симетрії звернення часу, званим «Т-порушенням». Якщо вчені матимуть рацію, то їх робота переверне все сучасні уявлення про час і простір, а також змінить наш погляд на фундаментальні закони природи.

Квантова теорія часу

Сучасне розуміння часу передбачає, що воно рухається тільки в одному напрямку – від меншої ентропії до більшої і є фундаментальною характеристикою Всесвіту. Ще в 1927 році астроном сер Артур Еддінгтон заявив, що поступове розсіювання енергії є доказом незворотності «стріли часу». Цікаво, що саме поняття «стріла часу» не відповідає відомим законам фізики, що діє як в прямому так і в протилежному напрямку. Так що якщо б хтось знав шлях всіх частинок у Всесвіті, то зміг би звернути їх назад і енергія стала б накопичуватися, а не розсіюватися.

Цікаво й те, що з самого моменту зародження термодинаміки (1850-ті роки) формула статистичного розподілу невідомих траєкторій частинок була єдиним способом розрахунку поширення енергії. Однак розрахунки, виконані таким чином, демонстрували, що з плином часу загальна картина ставала … все більш розмитою. А ось нова квантова теорія часу, висунута фізиком-теоретиком, професором Університету Гріффіта Джоан Ваккаро, передбачає, що час може йти і в інших напрямках, але ми спостерігаємо його тільки в одному напрямку – вперед.

Ентропія в точних і природничих науках позначає міру незворотного розсіювання енергії або її марності.

Нова теорія, як виявилося, розроблялася професором Ваккаро цілих десять років. Ваккаро порівняла рух часу з вітром, який дме на дерева, зазначивши, що ми можемо бачити рух листя, але не припускаємо, що листя змушує вітер дути через них. Той факт, що ми можемо спостерігати, як речі змінюються з плином часу, не є «вбудованою особливістю природи», а викликаний «фундаментальним порушенням симетрії звернення часу», відомим як «порушення Т».

Як пише Ваккаро, «порушення Т» не дозволяють матерії залишатися локалізованою в часі. Через «T-порушеня» об’єкти не з’являються і не зникають випадково, вони існують безперервно. Відомі нам закони руху і збереження маси є нічим іншим як симптомами цих самих «Т-порушень».

«Якщо наша теорія правильна, то вона переверне все, що і як ми думаємо про час і простір, а також про фундаментальні закони, таких як збереження маси»

– зазначає професор

Докази нової теорії часу

Отже, згідно з отриманими в ході дослідження даними, енергія розсіюється, а об’єкти приходять в рівновагу. Відбувається це тому, що елементарні частинки при взаємодії заплутуються. Цей дивний ефект фізики називають «квантовим змішанням» або заплутаністю.

Для перевірки своєї теорії дослідники зробили не найпростіший крок, відправившись прямо до ядерного реактора, розташованому в Лукас-Гайтс (Сідней, Австралія), щоб виміряти «Т-порушення» від нейтрино. Справа в тому, що і нейтрино і їх аналоги з антиречовини (антинейтрино), виробляються в ядерних реакторах. Для проведення експерименту фізики встановили в різних місцях реактора кілька точних атомних годинників. Нагадаємо, що атомний годинник – це прилад для вимірювання часу, в якому використовуються коливання, пов’язані з подіями на рівні атомів або молекул процесами.

Антинейтрино – це субатомні частинки, які проявляють “Т-порушення”. Вони рухаються крізь матерію неушкодженими, оскільки слабо взаємодіють з нею, і ядерні реактори виробляють їх величезні потоки.

Ідея установки атомного годинника полягає в тому, що якщо годинник не синхронізуються, то фізики стануть свідками ефекту квантового уповільнення часу або локальних «T-порушень». Як відзначають автори наукової роботи, практична сторона нової квантової теорії часу полягає в тому, що якщо у вас є область з великою кількістю нейтрино, наприклад, що генеруються ядерним реактором, то час може рухатися по-іншому.

Передбачається, що годинники, розташовані поблизу активної зони реактора не синхронізуються з більш віддаленими годинниками. Це означає, що годинники поруч з реактором будуть показувати деяке уповільнення часу або різницю в минулому часі в порівнянні з годинником, розташованими навіть на невеликій відстані від реактора. Причина такого ефекту носить чисто квантовий характер і виникає через «Т-порушеня» антинейтрино, що випускаються активною зоною реактора. Цікаво й те, що не дивлячись на вже опубліковані результати, фізики в найближчі шість місяців продовжать спостереження.

Читайте також, відповідь на питання “Чому з віком час йде швидше?”