Как бы мы ни старались, мы не можем вспомнить завтрашний день. И физики не знают, почему.
В надежде обнаружить источник реки времени физики из Университета Суррея Томас Гуфф, Чинталапати Умашанкар Шастри и Андреа Рокко искали признаки его существования в эквиваленте горячей квантовой ванны под бескрайним простором вечности.
Само собой разумеется, они не нашли того, что искали, а вместо этого подтвердили, что время в квантовой механике течет назад так же легко, как и вперед. Тем не менее, уроки, извлеченные из этого исследования, однажды могут раскрыть, почему физика настаивает на существовании истории.
Говоря научным языком, физика в целом симметрична по отношению ко времени. Мы, возможно, никогда не увидим, как яйцо "собирается" обратно или дуб превращается в желудь, но когда большинство процессов сводятся к своим фундаментальным законам, нет четкого указания, какая часть уравнения должна быть обращена в прошлое, а какая — в будущее.
Нельзя сказать, что не хватает мест для поиска подсказок о том, почему прошлое зафиксировано. Космологи, например, изучали, как Вселенная расширяется из состояния с низкой энтропией в состояние с высокой. Квантовые физики задавались вопросом, может ли быть вовлечено постоянно расширяющееся взаимодействие частицы с окружающей средой. До сих пор ничто не выделялось как четкое объяснение того, почему измерение времени обладает такой связностью.
Гуфф, Шастри и Рокко задались вопросом, могут ли квантовые уравнения движения скрывать механизм, делающий возврат в прошлое невозможным, действуя как своего рода храповой механизм, который гарантирует, что законы системы не "проскальзывают" назад.
Они использовали математическое приближение, известное как цепь Маркова, чтобы описать упрощенную модель нагретых частиц, сталкивающихся в открытом контейнере. Применяя марковскую динамику, в которой система не имеет памяти за пределами текущего момента, каждое новое квантовое состояние в системе зависело бы только от одного предыдущего состояния, что могло бы означать одностороннее путешествие в будущее или колебания, которые так же легко возвращают частицы назад.
Где бы команда ни искала в своих уравнениях, они не смогли найти признаков того, что симметрия обращения времени противоречит тому, как разворачивается квантовая активность. Это подразумевает, что "память" марковской системы не отдает предпочтения ни прошлому, ни будущему.
"Наши результаты показывают, что, хотя наш обычный опыт говорит нам, что время движется только в одном направлении, мы просто не осознаем, что противоположное направление было бы столь же возможным", — говорит Рокко.
Если время может колебаться вперед и назад на квантовом уровне, то на масштабе физики, которую мы воспринимаем, этого точно не происходит. Настоящая горячая ванна под звездами гарантированно быстро остынет, поскольку энергия утекает в постоянно расширяющуюся Вселенную.
Трио настаивает, что их выводы никоим образом не противоречат этому закону термодинамики. В конце концов, некоторые законы физики действительно необратимы. Тем не менее, переворот стрелы времени на квантовом уровне все равно привел бы к постепенному охлаждению, что говорит о том, что на квантовом уровне нет ничего особенного в одном направлении по сравнению с другим, когда речь идет о термодинамике.
Если это так, то наше коллективное восприятие времени как одностороннего пути может быть уравновешено с другой стороны Большого взрыва вторым путем, который также уносится космическим расширением и увеличением энергии, начиная с квантовой точки, которая помнит будущее так же легко, как и прошлое.
