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 Процессы, сопровождающие жизнь черных дыр, интересуют не только теоретиков. Ученые уже знают, что энергия и частицы могут покидать черные дыры и теперь работают над способами эту энергию использовать.
Ученые подтвердили один из самых необычных эффектов Общей теории относительности (ОТО): вращение Земли действительно «увлекает» за собой пространство-время. Новое измерение, выполненное с помощью спутника LARES-2, оказалось примерно в 10 раз точнее предыдущих и еще сильнее ограничило пространство для альтернативных теорий гравитации.
В отличие от микрочастиц, наночастицы не только эффективно проходят барьеры дыхательной системы, но и идут дальше — в мозг человека. До сих пор масштаб смертности от них был неясен. Теперь исследователи выяснили, что она доходит до миллионов человек каждый год.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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