Група фізиків з Великої Британії, Австрії та Іспанії виявила, що на рівні окремих мікрочастинок час тече одразу в майбутнє і в минуле — тобто воно перебуває в стані суперпозиції без якогось виділеного напрямку. І тільки при переході до більшої кількості частинок час набуває певного напрямку – процеси починають йти з минулого в майбутнє, пише Tjournal, з посиланням на журнал Nature.
Що таке стріла часу?
На рівні повсякденної реальності тіла рухаються з минулого в майбутнє. Образно це називається «стріла часу» або вісь часу. Мовою термодинаміки це виражається через зростання ентропії – грубо кажучи, через підвищення безладдя (хаосу). Наприклад, якщо на столі в калюжці води лежить кубок льоду, що підтанув, то з плином часу лід може тільки танути все більше і більше.
Кристалічна решітка льоду буде все сильніше розвалюватися і переходити в безформну калюжу, поки повністю не «розповзеться» у воду. Це і є зростання ентропії кубика льоду, який задає ходу часу напрямок з минулого (менший безлад) у майбутнє (більший безлад).
Зворотний розвиток подій практично неможливий у повсякденній реальності — безформна калюжа води не може зібратися в кубик льоду, тому стріла часу не може розвернутися назад.
Проте дослідження європейських фізиків показує, що на рівні мікрочастинок ентропія з рівним успіхом як наростає, так і зменшується. Якщо перенести підталий кубик льоду в квантовий світ – він одночасно і танути буде ще сильніше (як у повсякденній реальності), і збиратися з калюжі назад у кубик. Наголошуємо – усе це водночас.
Іншими словами, хід часу знаходиться в квантовій суперпозиції, коли поєднуються абсолютно різні, навіть взаємовиключні стани. Процеси на квантовому рівні ніби «не розуміють», у якому напрямку їм розвиватися, і тому рухаються за всіма можливими сценаріями одночасно. Поняття причин та наслідків втрачають свій сенс — їх більше не можна вишикувати у послідовний ланцюжок. Час «перестає бути стрілою».
Фізики переконалися, що це справді так, поставивши експеримент із квантовою системою з окремих мікрочастинок. Вчені багато разів «залишали їх напризволяще» в ізольованій камері, після чого заміряли рівень їхньої ентропії. І виявилося, що мікрочастинки з однаковою ймовірністю набували як більшої ентропії, так і меншої — тобто рухалися в часі як у майбутнє, так і минуле. Квантовий кубик льоду одночасно танув, і збирався назад.
Чому час іде з минулого у майбутнє
Суперпозиція ходу часу існує лише на дуже і дуже малих масштабах — кубик льоду, щоб одночасно танути та відновлюватися з води, має складатися лише з кількох частинок. Що більше частинок — то сильніше починає домінувати один із напрямків ходу часу. Як кажуть автори дослідження, у гру входить статистика: коли мова заходить про велику кількість частинок, процеси починають текти у бік ймовірніших станів. Для кубика льоду це стан безформної калюжі на столі.
Це можна сказати інакше: на квантовому рівні часу у звичному розумінні не існує зовсім, так що окремі мікрочастинки можуть «рухатися і в майбутнє, і в минуле». Але у великих тілах мікрочастинки починають «тягнути» один одного в одному енергетично вигідному напрямку – у бік зростання ентропії, створюючи ілюзію стріли часу.
Тому люди ніколи не бачать, як кубики льоду збираються з калюж води, а розбиті чашки заскакують назад на стіл цілими.
