Физики обосновали, как время может течь обратно в открытой квантовой системе
Ученые математически объяснили возможность обратного течения времени на микроуровне. Новое исследование показывает, что противоположные стрелы времени теоретически могут возникать в определенных квантовых системах.
Течение времени часто описывают через понятия «оси времени» или «стрелы времени». И ось, и стрела имеют начало и направление, а события, расположенные на оси времени, следуют друг за другом, их порядок установлен. Говорят, что время течет в одном направлении и асимметрично.
«Представьте, как пролитое молоко растекается по столу. Ясно, что время движется вперед. Но если воспроизвести это в обратном порядке, как в кино, сразу станет понятно, что что-то не так — трудно поверить, что молоко может собраться обратно в стакан», — прокомментировала доктор Андреа Рокко (Andrea Rocco), доцент кафедры физики и математической биологии Университета Суррея (Великобритания).
Необратимость времени очевидна на практике, но фундаментальные законы физики не запрещают обратного направления течения времени и не отдают предпочтения какому-либо направлению. На микроуровне, когда размеры объектов не видимы невооруженным глазом, физические уравнения остаются неизменными, независимо от того, движется время вперед или назад.
Некоторые процессы выглядят одинаково правдоподобно в обоих направлениях. Например, движение маятника. На самом фундаментальном уровне законы физики описывают скорее маятник, чем разлитую жидкость — не учитывают необратимость физических процессов.
Команда физиков изучила, как в контексте течения времени организована открытая квантовая система — субатомные частицы, взаимодействующие с окружающей средой. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
Ученые исследовали, почему мы воспринимаем время как движущееся в одном направлении, и возникает ли это восприятие из открытой квантовой механики.
Команда сделала два ключевых предположения. Во-первых, они рассматривали окружающую среду системы так, чтобы сосредоточиться только на самой квантовой системе. Во-вторых, они предположили, что среда — как и вся Вселенная — настолько велика, что энергия и информация рассеиваются в ней, никогда не возвращаясь в исходное состояние. Этот подход позволил им изучить, как время возникает как одностороннее явление, хотя на микроскопическом уровне оно теоретически может двигаться в обоих направлениях.
После применения этих предположений открытая квантовая система вела себя одинаково, независимо от того, двигалось время вперед или назад. Это заложило основу для предположения, что симметрия времени сохраняется в открытых квантовых системах. А значит, стрела времени может быть не такой фиксированной, как мы ее воспринимаем.
«Удивительная часть этого проекта заключалась в том, что даже после стандартных упрощений в уравнениях, описывающих открытые квантовые системы, они все равно вели себя одинаково, независимо от направления времени.
Когда мы тщательно проработали математику, мы обнаружили, что это поведение должно быть таким, потому что ключевая часть уравнения — „ядро памяти” — симметрична во времени», — пояснил Томас Гафф (Thomas Guff), исследователь, руководивший расчетами.
Ученые обнаружили важную деталь: существует разрывный во времени фактор, сохраняющий симметрию. Такие математические механизмы редко встречаются в физических уравнениях, поскольку они не непрерывны. Ученые не ожидали увидеть его естественное возникновение.
Исследование предлагает новый взгляд на одну из самых больших загадок физики. Понимание природы времени может иметь глубокие последствия для квантовой механики, космологии и других областей.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Физики экспериментально подтвердили эффективность ионно-плазменного метода удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей металлоконструкций ядерных реакторов. Новая технология позволяет очищать внутриконтурное оборудование от отложений сложного химического состава без образования опасных жидких радиоактивных отходов. Благодаря этому она даст возможность повторно использовать реакторные сплавы и снизит затраты на их переработку.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии