Оказалось, что время на квантовом уровне течет не в одну сторону

Международная команда физиков показала, как квантовые системы могут одновременно развиваться по двум противоположным направлениям во времени — как в будущее, так и в прошлое.

Исследование опубликовано в журнале Communications Physics, коротко о нем рассказывает Phys.org.

В классическом представлении понятия времени оно движется по некой оси в одну сторону. В природе процессы имеют тенденцию спонтанно развиваться от состояний с меньшим беспорядком к состояниям с большим беспорядком (явление энтропии), и этот факт используется для определения направления временной оси.

«Если явление производит большое количество энтропии, его обратное движение во времени настолько маловероятно, что становится практически невозможным. Однако, когда произведенная энтропия достаточно мала, существует немалая вероятность увидеть естественный процесс обращения времени, — рассказали исследователи. — Возьмем для примера последовательность вещей, которые мы делаем с утра. Если бы нам показали, как зубная паста перемещается из зубной щетки обратно в тюбик, мы бы не сомневались, что это запись нашего дня, запущенная задом наперед. Но если осторожно сжать тюбик так, чтобы вышла только небольшая часть зубной пасты, вполне вероятно наблюдать, как она снова входит в тюбик, всасываемая декомпрессией тюбика».

Авторы работы применили эту идею к квантовой сфере, одной из особенностей которой является принцип квантовой суперпозиции: если возможны два состояния квантовой системы, то эта система может находиться в обоих состояниях одновременно.

«Распространяя этот принцип на оси времени, мы пришли к тому, что квантовые системы, развивающиеся в том или ином временном направлении (зубная паста, выходящая из тюбика или возвращающаяся обратно в тюбик), также могут эволюционировать одновременно в обоих временных направлениях. Хотя эта идея кажется довольно бессмысленной в применении к нашему повседневному опыту, на самом фундаментальном уровне законы Вселенной основаны на принципах квантовой механики», — отметили ученые.

Исследователи количественно оценили энтропию, производимую системой, развивающейся в квантовой суперпозиции процессов с противоположными осями времени. Они обнаружили, что это чаще всего приводит к проецированию системы в четко определенном направлении времени, соответствующем наиболее вероятному процессу из двух. Но если явление имеет малую энтропию (выдавлено совсем немного пасты из тюбика), то можно физически наблюдать последствия эволюции системы в прямом и обратном временном направлениях одновременно.

Открытие потребует переосмысления того, как поток времени представляется в системах, где квантовые законы играют решающую роль.