Учёные решили столетнюю загадку физики – можем ли мы путешествовать во времени?
NewsMakerВремя появляется как побочный эффект квантового «склеивания» частей системы — и именно поэтому прошлое не собирается обратно.
Китайские физики предложили новое квантовое объяснение того, почему время в нашей реальности «смотрит» только вперёд и почему обратить течение процессов вспять на практике не получается, даже если базовые уравнения на микроуровне выглядят обратимыми. Идея в том, что направление времени может возникать само собой из необратимого роста взаимосвязей между частями квантовой системы — без роли наблюдателя, измерений и внешних «помех», как это часто подразумевали предыдущие подходы.
Проблема, о которой спорят больше века, выглядит почти издевательски: фундаментальные уравнения во многих случаях допускают «обратный ход» процессов, но в жизни всё иначе — разбитое яйцо не собирается обратно, а молодость не возвращается. Классический ответ на уровне термодинамики связан с энтропией: ещё в XIX веке Людвиг Больцман объяснял «стрелу времени» тем, что изолированные системы статистически почти всегда переходят от более упорядоченных состояний к более «хаотичным», а обратное крайне маловероятно.
Авторы новой работы переносят фокус на то, что происходит в микромире с квантовыми «частями» системы. Специалисты утверждают, что сама генерация корреляций — то есть взаимозависимостей — между подсистемами носит принципиально необратимый характер в одном важном смысле: исследователи формулируют no-go теорему, согласно которой корреляции в неизвестных состояниях замкнутых квантовых систем нельзя универсально «стереть» никакой физической операцией. Иначе говоря, может существовать способ «распутать» конкретное заранее известное состояние, но не может существовать универсальный «ластик», который работал бы для любого неизвестного входа.
Дальше учёные связывают этот механизм с привычной нам термодинамикой. В аннотации говорится, что такая необратимость должна обеспечивать самопроизвольный перенос тепла от более горячих подсистем к более холодным (в духе формулировки Клаузиуса для второго закона), а также объяснять рост энтропии, приближение к равновесию и декогеренцию как разные проявления одного и того же принципа — необратимого накопления корреляций внутри замкнутой системы.
Важно, что это теоретическая конструкция, а не «инструкция по построению машины времени» и не запрет на любые экзотические модели «путешествий во времени» вообще. Скорее, попытка аккуратно ответить на неудобный вопрос: почему при формально обратимых правилах на микроуровне мы почти всегда получаем необратимость на макроуровне. Если подход верен, то «дорога назад» упирается не в запрет «в лоб», а в то, что по мере эволюции мира информация всё плотнее уходит в переплетение связей между его квантовыми частями — и универсального способа развернуть это переплетение обратно просто не существует.
Китайские физики предложили новое квантовое объяснение того, почему время в нашей реальности «смотрит» только вперёд и почему обратить течение процессов вспять на практике не получается, даже если базовые уравнения на микроуровне выглядят обратимыми. Идея в том, что направление времени может возникать само собой из необратимого роста взаимосвязей между частями квантовой системы — без роли наблюдателя, измерений и внешних «помех», как это часто подразумевали предыдущие подходы.
Проблема, о которой спорят больше века, выглядит почти издевательски: фундаментальные уравнения во многих случаях допускают «обратный ход» процессов, но в жизни всё иначе — разбитое яйцо не собирается обратно, а молодость не возвращается. Классический ответ на уровне термодинамики связан с энтропией: ещё в XIX веке Людвиг Больцман объяснял «стрелу времени» тем, что изолированные системы статистически почти всегда переходят от более упорядоченных состояний к более «хаотичным», а обратное крайне маловероятно.
Авторы новой работы переносят фокус на то, что происходит в микромире с квантовыми «частями» системы. Специалисты утверждают, что сама генерация корреляций — то есть взаимозависимостей — между подсистемами носит принципиально необратимый характер в одном важном смысле: исследователи формулируют no-go теорему, согласно которой корреляции в неизвестных состояниях замкнутых квантовых систем нельзя универсально «стереть» никакой физической операцией. Иначе говоря, может существовать способ «распутать» конкретное заранее известное состояние, но не может существовать универсальный «ластик», который работал бы для любого неизвестного входа.
Дальше учёные связывают этот механизм с привычной нам термодинамикой. В аннотации говорится, что такая необратимость должна обеспечивать самопроизвольный перенос тепла от более горячих подсистем к более холодным (в духе формулировки Клаузиуса для второго закона), а также объяснять рост энтропии, приближение к равновесию и декогеренцию как разные проявления одного и того же принципа — необратимого накопления корреляций внутри замкнутой системы.
Важно, что это теоретическая конструкция, а не «инструкция по построению машины времени» и не запрет на любые экзотические модели «путешествий во времени» вообще. Скорее, попытка аккуратно ответить на неудобный вопрос: почему при формально обратимых правилах на микроуровне мы почти всегда получаем необратимость на макроуровне. Если подход верен, то «дорога назад» упирается не в запрет «в лоб», а в то, что по мере эволюции мира информация всё плотнее уходит в переплетение связей между его квантовыми частями — и универсального способа развернуть это переплетение обратно просто не существует.