Исследования, опубликованные в журнале Scientific Reports, показывают, что на квантовом уровне время может двигаться как вперед, так и назад. Это противоречит традиционным математическим предположениям, которые часто применялись неверно в ряде случаев. Некоторые квантовые системы могут обладать двумя осями времени: одна из которых идет в обычном направлении, а другая — в обратном. Это открытие указывает на то, что на очень малых масштабах времени может существовать асимметрия, которая, возможно, была упущена многими учеными.
К примеру, уравнения квантовой физики, описывающие поведение отдельных частиц, не накладывают ограничений на направление времени. Это означает, что фундаментальные законы квантовой механики обладают симметрией обратимости времени, то есть время может двигаться в обе стороны. Однако, когда речь идет о больших системах, состоящих из множества частиц, используемые физиками уравнения начинают различать прошлое и будущее.
Как объясняет исследователь квантовой термодинамики Томас Гуфф из Университета Суррея (Великобритания), это открытие вызвало интересный вопрос: «На каком этапе расчета симметрия времени исчезает? Где теряется обратимость времени?» Вместе с коллегами Гуфф показал, что симметрия времени может быть сохранена. Они изучили квантовые системы, которые взаимодействуют с окружающей средой, и пришли к выводу, что эти системы могут поддерживать две оси времени, направленные в противоположные стороны.
Ранее многие теоретики считали, что при взаимодействии с окружающей средой системы теряют некоторое количество тепла, что определяет «переход» от прошлого к будущему. Однако, по мнению биолога и физика Андреа Рокко (также из Университета Суррея), это предположение является излишним ограничением. «Если вы зададите вопрос: “А что, если я обращу время?”, то уравнения, описывающие движение системы, окажутся немного иными», — пояснил он.
Исследователи показали, что уравнения могут быть адаптированы так, чтобы учитывать две противоположные оси времени. Эти уравнения подходят для различных типов систем, например, для тех, которые подвергаются случайным флуктуациям, или для систем, часто изменяющих свое состояние, как это происходит при броуновском движении частиц. Хотя пока не существует строгого математического доказательства, ученые предполагают, что возникновение двух осей времени может быть общим явлением в природе.
Профессор Гонсало Ордоньез из Университета Батлера в Индиане подчеркнул, что симметрия времени является одной из самых важных проблем в физике. По его мнению, уравнения, описывающие необратимые процессы, упускали один важный фактор, и если его учесть, то эти уравнения больше не будут различать прошлое и будущее.
Это открытие может иметь глубокие последствия для космологии. Если рассматривать Вселенную как открытую систему, то вполне возможно, что она имеет две оси времени, каждая из которых развивалась в противоположных направлениях после Большого взрыва.
Однако Рокко предостерегает от преждевременных выводов:
«Мы, возможно, нашли нечто столь фундаментальное, что это проявится во многих других случаях, но нам еще предстоит понять это на глубоком уровне».
