Что такое время и может ли быть так, что все наши представления о нем ошибочны? Если попробовать разобраться, окажется, что человечество воспринимает время достаточно просто – оно движется вперед и не может повернуть назад. Более того, ход времени неумолим и мы никоим образом не можем на него повлиять. Недавно команда исследователей из Центра квантовой динамики Университета Гриффита, Национального института измерений (NMI) и Австралийской организации ядерных наук и технологий (ANSTO) поставила эксперимент, главной целью которого являлась попытка доказать правильность или неправильность современной квантовой теории времени. Новая революционная теория, по мнению ее авторов, может перевернуть все наши представление о времени и пространстве – все потому, что она допускает возможность существования статичной и неизменной Вселенной. Физики предположили, что факт изменения вещей с течением времени не является врожденной особенностью природы, а скорее вызван фундаментальным нарушением симметрии обращения времени, называемым «Т-нарушением». Если ученые окажутся правы, то их работа перевернет все современные представления о времени и пространстве, а также изменит наш взгляд на фундаментальные законы природы.

Ученые хотят доказать, что время движется в разных направлениях с помощью ядерного реактора.

Квантовая теория времени

Современное понимание времени предполагает, что оно течет только в одном направлении – от меньшей энтропии к большей и является фундаментальной характеристикой Вселенной. Еще в 1927 году астроном сэр Артур Эддингтон заявил, что постепенное рассеивание энергии является доказательством необратимости «стрелы времени». Интересно, что само понятие «стрела времени» не соответствует известным законам физики, действующим как в прямом так и в противоположном направлении. Так что если бы кто-то знал пути всех частиц во Вселенной, то смог бы обратить их вспять и энергия стала бы накапливаться, а не рассеиваться.

Интересно и то, что с самого момента зарождения термодинамики (1850-е годы) формула статистического распределения неизвестных траекторий частиц являлась единственным способом расчета распространения энергии. Однако расчеты, выполненные таким образом, демонстрировали, что с течением времени общая картина становилась … все более смазанной. А вот новая квантовая теория времени, выдвинутая физиком-теоретиком, профессором Университета Гриффита Джоан Ваккаро, предполагает, что время может течь и в других направлениях, но мы наблюдаем его течение только в одном направлении – вперед.

Энтропия в точных и естественных науках обозначает меру необратимого рассеивания энергии или ее бесполезности.

Если новая квантовая теория времени окажется правильной, то она перевернет всю физику с ног на голову.

Новая теория, как оказалось, разрабатывалась профессором Ваккаро целых десять лет. Ваккаро сравнила течение времени с ветром, дующим на деревья, отметив, что мы можем видеть движение листьев, но не предполагаем, что листья заставляют ветер дуть через них. Тот факт, что мы можем наблюдать, как вещи меняются с течением времени, не является «встроенной особенностью природы», а вызван «фундаментальным нарушением симметрии обращения времени», известным как «нарушение Т«.

Как пишет Ваккаро, «нарушения Т» не позволяют материи оставаться локализованной во времени. Из-за «T-нарушений» объекты не появляются и не исчезают случайно, они существуют непрерывно. Известные нам законы движения и сохранения массы являются ничем иным как симптомами этих самых «Т-нарушений».

«Если наша теория правильная, то она перевернет все, что и как мы думаем о времени и пространстве, а также о фундаментальных законах, таких как сохранение массы», — отмечает профессор. Полностью с текстом исследования можно ознакомиться на сайте научного журнале «Proceedings of the Royal Society A.»

Доказательства новой теории времени

Итак, согласно полученным в ходе исследования данным, энергия рассеивается, а объекты приходят в равновесие. Происходит это потому, что элементарные частицы при взаимодействии запутываются. Этот странный эффект физики называют «квантовым смешением» или запутанностью. Подробнее о том, что такое квантовая запутанность, я рассказывала в этой статье.

Для проверки своей теории исследователи предприняли не самый простой шаг, отправившись прямиком к ядерному реактору, расположенному в Лукас-Хайтс (Сидней, Австралия), чтобы измерить «Т-нарушения» от нейтрино. Дело в том, что и нейтрино и их аналоги из антивещества (антинейтрино), производятся в ядерных реакторах. Для проведения эксперимента физики установили в разных местах реактора несколько точных атомных часов. Напомню, что атомные часы – это прибор для измерения времени, в котором используются колебания, связанные с происходящими на уровне атомов или молекул процессами.

Солнце – хороший источник нейтрино, но его нельзя включить и выключить, поэтому ядерный реактор оказался запасным вариантом для физиков.

Антинейтрино – это субатомные частицы, которые проявляют «Т-нарушение». Они движутся сквозь материю невредимыми, поскольку слабо взаимодействуют с ней, и ядерные реакторы производят их огромные потоки.

Идея установки атомных часов заключается в том, что если часы не синхронизируются, то физики станут свидетелями эффекта квантового замедления времени или локальных «T-нарушений». Как отмечают авторы научной работы, практическая сторона новой квантовой теории времени заключается в том, что если у вас есть область с большим количеством нейтрино, например, генерируемых ядерным реактором, то время может двигаться по-другому.

Предполагается, что часы, расположенные вблизи активной зоны реактора, не синхронизируются с более удаленными часами. Это означает, что часы рядом с реактором будут показывать некоторое замедление времени или разницу в прошедшем времени по сравнению с часами, расположенными даже на небольшом расстоянии от реактора. Причина такого эффекта носит чисто квантовый характер и возникает из-за «Т-нарушений» антинейтрино, испускаемых активной зоной реактора. Интересно и то, что несмотря на уже опубликованные результаты, физики в ближайшие шесть месяцев продолжат наблюдения.

Резюмируя столь необычное и сложное исследование, отметим, что впереди у ученых очень много работы. Профессор Ваккаро в официальном заявлении отметила, что «если эффект замедления времени происходит на уровне реактора, нам нужно будет проверить его на других ядерных реакторах, а затем искать эффект в других местах, например, в данных об орбитах планет». А вот уже опубликованная работа может быть использована в качестве основы для новаторских научных исследований в этой области.