Физики обнаружили, что время может быть иллюзией, порожденной квантовой запутанностью

Ощущение времени как необратимого потока, увлекающего нас из прошлого в будущее, кажется фундаментальной осью нашего существования. На нем построены история, память, сама структура нашего сознания. Однако что, если эта опора иллюзорна? Новое исследование в области квантовой физики возвращает в научный дискурс смелую идею: время может не быть самостоятельной сущностью, а возникать как побочный эффект из другого, более глубокого явления — квантовой запутанности.

Проблема, обозначенная в работе, опубликованной в журнале Physical Review A, является одной из самых острых в современной физике — так называемая «проблема времени». Она возникает из-за кардинально разного описания времени в двух столпах науки о реальности: квантовой механике и общей теории относительности. В квантовой механике время выступает как внешний, абсолютный параметр, фон, на котором разворачиваются события. В общей теории относительности время динамично: оно искривляется под действием массы и энергии, течет с разной скоростью для разных наблюдателей. Объединить эти две картины мира не удается уже десятилетия.

Исследователи во главе с Алессандро Коппо из Национального исследовательского совета Италии обратились к малоизвестной теории 1983 года, предложенной Доном Пейджем и Уильямом Вуттерсом. Их механизм предполагает радикальный подход: глобальное состояние Вселенной, описываемое квантовой волновой функцией, является статичным и вечным. В нем нет «до» и «после». То, что мы воспринимаем как течение времени, возникает исключительно из-за корреляций, или запутанности, между различными подсистемами внутри этого целого.

В рамках модели ученые рассмотрели две запутанные квантовые системы. Одна из них, набор микроскопических магнитных спинов, играла роль «часов». Другая, квантовый гармонический осциллятор, представляла собой «мир», который нужно измерить. Без запутанности между часами и миром вся система застывает в неподвижности. Но как только они оказываются связаны, состояние осциллятора начинает меняться относительно показаний «часов», имитируя привычное течение времени. Математически это изменение в точности соответствует уравнению Шрёдингера — основному закону эволюции квантовых систем.

Наиболее интригующим результатом работы стало то, что исследователи смогли показать, как из этой квантовой схемы естественным образом возникает классическая физика с ее понятием времени. Когда одна из подсистем — либо часы, либо осциллятор — рассматривается как классический объект, уравнения модели упрощаются до известных классических законов. Это указывает на возможный путь, по которому из квантовой запутанности рождается привычный нам классический мир с его кажущимся неумолимым временем.

Как отмечает Влатко Ведрал, профессор квантовой информатики Оксфордского университета, подобный подход математически самосогласован. Однако ключевой вопрос заключается в том, приведет ли он к новым экспериментальным предсказаниям, которые можно проверить. На сегодняшний день концепция времени как продукта запутанности остается теоретической конструкцией. Для ее проверки потребуются высокоточные эксперименты с квантовыми системами и квантовыми часами, способными зафиксировать возникновение временной динамики из корреляций.

Физик Адам Франк из Рочестерского университета предлагает философское осмысление этой идеи. Он предполагает, что время может быть понятно только «изнутри» системы, а не с некоего отстраненного божественного ракурса. Это согласуется с реляционной концепцией времени, которая прослеживается от философии Лейбница до современной физики: время существует не само по себе, а как мера изменения одних объектов относительно других.

Если эта гипотеза окажется верной, ее последствия выйдут далеко за рамки физики. Она предложит новый взгляд на природу реальности, где фундаментальным является не пространство-время, а сеть квантовых связей. В таком мире наше переживание потока времени и причинности может быть глубоко субъективным следствием того, как наше сознание, будучи частью запутанной системы Вселенной, взаимодействует с ней.

Пока же загадка времени остается неразгаданной. Работа итальянских исследователей не ставит в ней точку, а скорее обновляет карту одной из самых загадочных территорий в науке, напоминая, что наши самые глубокие интуиции о реальности могут оказаться лишь поверхностным слоем более странной и сложной картины мира.