Zespół fizyków z Uniwersytetu w Bristolu, Wiedniu i na Balearach oraz Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI) ujawnił, że układy kwantowe mogą rozwijać się wzdłuż dwóch przeciwnych strzałek czasu. To oznacza, że czas może w nich płynąć wstecz.
Badania opublikowane w Communications Physics wymagają ponownego przemyślenia sposobu rozumienia przepływu czasu, zwłaszcza w skali kwantowej.
Jak płynie czas?
Od wieków filozofowie zastanawiali się: czym jest czas i dlaczego płynie. Większość z nas o tym nie myśli. Czas płynie i to wszystko. W przyrodzie wszystkie procesy mają tendencję do “spontanicznej ewolucji od stanów o mniejszym nieuporządkowaniu do stanów o większym nieuporządkowaniu (entropii)” – zjawisko to jest wykorzystywane powszechnie do identyfikacji strzałki czasu.
Jeśli jakieś zjawisko wytwarza dużą ilość entropii, obserwacja jego odwrócenia czasu jest tak nieprawdopodobna, że staje się w zasadzie niemożliwa. Jednakże, gdy wytwarzana entropia jest wystarczająco mała, istnieje nieistotne prawdopodobieństwo zaobserwowania odwrócenia czasu zjawiska w sposób naturalny.Dr Giulia Rubino z University of Bristol
Przykłady możemy zaobserwować na co dzień, np. myjąc zęby. Jeżeli delikatnie ściśniemy tubkę, tak, że wypuścimy niewielką ilość pasty pod wpływem ciśnienia, to puszczając tubkę możemy zauważyć, że pasta wraca do pojemnika. A przecież nie cofamy czasu.
Naukowcy pod kierownictwem prof. Caslava Bruknera z Uniwersytetu Wiedeńskiego i IQOQI-Vienna postanowili wykorzystać podobne zjawisko do obserwacji sfery kwantowej, której jedną z osobliwości jest zasada superpozycji kwantowej.
Rozszerzając tę zasadę na strzałki czasu, wynika, że układy kwantowe ewoluujące w jednym lub drugim kierunku czasowym, mogą również ewoluować jednocześnie w obu kierunkach czasowych. Chociaż pomysł ten wydaje się dość bezsensowny, gdy odnosi się do naszego codziennego doświadczenia, na najbardziej fundamentalnym poziomie prawa Wszechświata opierają się na zasadach mechaniki kwantowej. Nasuwa się więc pytanie, dlaczego w przyrodzie nigdy nie spotykamy takich superpozycji przepływów czasowych.Dr Giulia Rubino
Przeprowadzone badania mają praktyczne implikacje w termodynamice kwantowej. Umieszczenie układu kwantowego w superpozycji alternatywnych strzałek czasu mogłoby zaoferować korzyści w wydajności maszyn termicznych i lodówek.
Chociaż czas jest często traktowany jako stale rosnący parametr, nasze badanie pokazuje, że prawa rządzące jego przepływem w kontekstach mechaniki kwantowej są znacznie bardziej złożone. Może to sugerować, że musimy ponownie przemyśleć sposób, w jaki reprezentujemy tę wielkość we wszystkich tych kontekstach, w których prawa kwantowe odgrywają kluczową rolę.Dr Giulia Rubino