Čas plynie inak, než sme si mysleli. Zvláštny objav kvantovej fyziky nechal vedcov bez slov

Čas plynie vpred a táto vlastnosť dôležitej veličiny je ľuďmi považovaná za absolútnu a celkom jednoduchú samozrejmosť. Kvantová fyzika je však, na druhej strane, nesmierne komplikovanou oblasťou popisujúcou základné fungovanie vesmíru a ako upozorňuje ScienceAlert, podľa novej štúdie publikovanej prostredníctvom žurnálu Nature to s časom nie je ani zďaleka tak jednoduché.

Symetria času na kvantovej úrovni

Základné fyzikálne zákony, ktoré opisujú pohyb častíc, sú vo väčšine prípadov časovo symetrické. To znamená, že ak by sme obrátili smer času, tieto rovnice by stále fungovali. V realite však nikdy nepozorujeme, že by sa rozbité vajce spontánne zložilo späť do pôvodného stavu alebo že by sa horúci čaj v chladnej miestnosti samovoľne ohrial. Zdá sa, že v makroskopickom svete existuje nejaký mechanizmus, ktorý bráni návratu do minulosti.

Vedci z Univerzity v Surrey sa rozhodli preskúmať, či takýto mechanizmus neexistuje aj na kvantovej úrovni. Použili model Markovových reťazcov na opis pohybu častíc v ideálnom „kvantovom kúpeli“, kde každý stav systému závisí len od predchádzajúceho stavu. Ich výsledky boli prekvapujúce – nenašli žiadny fyzikálny princíp, ktorý by uprednostňoval smer plynutia času. Inými slovami, kvantový svet si „nepamätá“, či sa nachádza v minulosti alebo v budúcnosti.

Ak na kvantovej úrovni neexistuje žiadna preferencia pre minulosť alebo budúcnosť, prečo potom v makroskopickom svete vnímame čas iba ako jednosmerný? Odpoveď by mohla spočívať v zákonoch termodynamiky a entropie. Každý uzavretý systém sa časom stáva neusporiadanejším – entropia vždy rastie, a to definuje náš subjektívny pocit plynutia času. Tento jav je však dôsledkom štatistiky veľkého množstva častíc, nie fundamentálneho fyzikálneho zákona.

kjpargeter/freepik

Výskum súhlasí s dôležitými pravidlami

Autori štúdie tvrdia, že ich výskum neprotirečí druhej vete termodynamiky. Aj keby sa v kvantovom meradle dalo obrátiť smer času, stále by sme pozorovali stabilný nárast entropie, čo znamená, že termodynamické procesy by prebiehali tak, ako ich poznáme. To naznačuje, že „šípka času“, ktorú vnímame, môže byť len emergentnou vlastnosťou makroskopického sveta, nie základnou vlastnosťou vesmíru.

Jedným z najzaujímavejších dôsledkov tejto teórie je možnosť existencie vesmíru, kde čas plynie opačným smerom. Ak bol Veľký tresk okamihom, keď vznikol náš časopriestor, je možné, že na „opačnej strane“ tohto momentu existuje vesmír, kde sa čas pohybuje smerom od našej budúcnosti k minulosti. Takýto vesmír by však nebol vnímaný ako „obrátený“ – pre jeho obyvateľov by čas plynul rovnako prirodzene ako pre nás.

Tieto myšlienky síce ostávajú v oblasti teoretickej fyziky, no môžu otvoriť nové cesty k pochopeniu základných princípov reality. Ak je časová symetria skutočne fundamentálnou vlastnosťou vesmíru, možno v budúcnosti objavíme spôsoby, ako ju využiť v praxi – či už v kvantovej výpočtovej technike alebo dokonca v úplne nových formách fyzikálnych technológií.

Čítajte viac z kategórie: Novinky