Kvantna potraga za izvorom vremena ne nalazi razliku između prošlosti i budućnosti

U pokušaju da otkriju izvor toka vremena, fizičari sa Univerziteta u Sariju – Tomas Gaf, Čintalpati Umašankar Šastri i Andrea Roko – tragali su za njegovim tragovima u kvantnom haosu sličnom zagrejanoj kadi unutar beskonačnosti. Očekivano, nisu pronašli ono što su tražili. Umesto toga, njihova istraživanja su potvrdila da vreme u svetu kvantne mehanike teče unazad jednako lako kao i unapred. Ipak, stečena saznanja mogla bi jednog dana da objasne zašto fizika uopšte insistira na postojanju prošlosti.

U naučnom jeziku, zakoni fizike su uglavnom simetrični kada je u pitanju vreme. Iako nikada ne vidimo kako se razbijeno jaje ponovo spaja ili kako se hrast vraća u stanje žira, kada se većina procesa svede na osnovne zakone, ne postoji jasan razlog koji bi određivao koji kraj jednačine pripada prošlosti, a koji budućnosti.

Istraživači su se pitali da li kvantne jednačine kretanja možda kriju mehanizam koji bi povratak u prošlo stanje učinio nemogućim – poput zupčanika koji sprečava sistem da sklizne unazad. Koristili su matematičku aproksimaciju poznatu kao Markovljev lanac da bi opisali pojednostavljeni model zagrejanih čestica koje se sudaraju u otvorenom sistemu. Primena Markovljevih dinamika – u kojima sistem nema pamćenje izvan sadašnjeg trenutka – značila je da bi svako novo kvantno stanje zavisilo samo od prethodnog, što bi moglo da vodi u pravcu budućnosti ili da omogući oscilacije koje bi čestice vraćale unazad.

Međutim, koliko god su analizirali svoje jednačine, istraživači nisu pronašli nijedan dokaz da je vremenska simetrija narušena u kvantnim procesima. To ukazuje na to da "sećanje" Markovljevog sistema ne favorizuje ni prošlost ni budućnost.

„Naši nalazi sugerišu da, iako naše svakodnevno iskustvo govori da vreme teče samo u jednom pravcu, mi jednostavno nismo svesni da bi i suprotni smer bio jednako moguć“, kaže Roko.

Ako vreme može da osciluje napred-nazad na kvantnom nivou, to se ne dešava u fizičkom svetu koji poznajemo. Prava topla kupka pod zvezdama brzo će se ohladiti, dok se energija rasipa u sve šire prostranstvo kosmosa.

Autori naglašavaju da njihova otkrića ne protivureče zakonima termodinamike – neki fizički zakoni su zaista nepovratni. Ipak, čak i da se strelica vremena na kvantnom nivou obrne, hlađenje bi se nastavilo istim tempom, što sugeriše da na tom nivou ne postoji nikakva suštinska razlika između jednog i drugog pravca u termodinamičkim procesima.

Ako je to tačno, naše kolektivno iskustvo vremena kao nepovratnog toka možda ima svoju suprotnu verziju – drugu vremensku dimenziju koja se prostire u suprotnom smeru od Velikog praska, noseći u sebi ne samo prošlost, već i budućnost.

Ovo istraživanje objavljeno je u časopisu Scientific Reports.