Физики заставили часы идти назад: получено отрицательное время
В ходе тонкого эксперимента группе физиков удалось обратить время вспять. Фото: New Africa/Shutterstock/Fotodom
В ходе тонкого эксперимента группе физиков удалось обратить время вспять. Они наблюдали, как следствие возникает раньше причины. Возможно, привычный нам ход времени, от прошлого к будущему, не является во Вселенной универсальным: где-то есть звезды, планеты, а может, и разумные существа, живущие «задом наперед». Нашумевшая статья опубликована в издании Physical Review Letters.
ТОНКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
Впервые физики наблюдали странное искажение времени в далеком 1993 году. Однако, тогда результат списали на то, что мы «что-то не так поняли».
И только один из участников того древнего опыта, доктор Эфраим Штейнберг из университета Торонто, был уверен, что эффект реален. Все эти годы он пытался доказать свою правоту, проектируя новые устройства и привлекая теоретиков, которые помогли бы спланировать эксперимент. Наконец все сложилось: с помощью хитроумной методики он получил неопровержимые доказательства. Нам не только кажется, что время может двигаться от будущего к прошлому. Так и есть на самом деле.
Представьте пелену тумана, сквозь которую бьет луч прожектора. Это и есть грубое описание опыта. Только «туман» состоит из атомов рубидия (37-й элемент в таблице Менделеева), а параметры «прожектора» подобраны крайне тонким образом.
Представьте пелену тумана, сквозь которую бьет луч прожектора. Это и есть грубое описание опыта. Фото: Chaikom/Shutterstock/Fotodom
Атомы могут поглощать свет, а затем переизлучать его. На этом принципе основана работа ламп дневного света. В нашем опыте параметры света (энергия фотонов) находятся в тонком резонансе с атомами рубидия. Атом рубидия как бы может захватить фотон, переизлучив его, а как бы и не может, ситуация пограничная. Это делается тонкой настройкой энергии фотонов. Что мы получаем? «Рубидиевый» туман оказывается в неустойчивом равновесии. Часть фотонов пронзает его насквозь, часть рассеивается в нем.
Так вот, наблюдая те фотоны, которым посчастливилось пройти облако рубидия насквозь, экспериментаторы увидели, что они провели в облаке… отрицательное время. Грубо говоря, вышли прежде, чем зашли. Что, конечно, не укладывается в голове.
Изучив поведение системы на уровне отдельных атомов (это было особенно непросто) физики убедились: фотоны света начинают двигаться во времени назад именно тогда, когда взаимодействуют с атомами. Отрицательное время порождает связка «атом -фотон».
ВРЕМЯ – ВПЕРЕД?
Время – всего лишь одна из четырех координат. Но если по длине, ширине и высоте (по пространству) мы можем передвигаться, как захотим, то к четвертой оси, времени, мы словно приклеены. Время несет нас собой, по нему же мы путешествовать не можем.
Физики и философы столетиями думают, почему так. «Бытовое» объяснение заключается в необходимости обеспечить причинность: сначала причина, потом следствие, разве может быть иначе? Но глубокая физика разрушает этот аргумент. Теория относительности, допускающая замедление и ускорение времени, говорит, что часто невозможно сказать, где причина, а где следствие. А уравнения ядерной физики непринужденно решаются при любом направлении течения времени, отчего причинность вовсе даже не страдает.
Время – всего лишь одна из четырех координат. Фото: agsandrew/Shutterstock/Fotodom
Наиболее понятный ответ опирается на законы термодинамики, которые гласят, что Вселенная постепенно приходит в хаос (в ней растет энтропия). Именно это свойство Вселенной препятствует «фарш провернуть назад»: разрушить что-либо легко, воссоздать намного сложнее именно потому, что Вселенная «любит» беспорядок. Однако, и эта трактовка является устаревшей, а новых как-то не особо появляется.
Пожалуй, наиболее изящное объяснение обратного времени дал наш соотечественник, астроном Николай Козырев. В мире, где время идет назад, пролитая вода сама с собой с пола в чайник не вернется. Но это мир, как бы отраженный в зеркале. На первый взгляд неотличимый от нашего, и все-таки иной. И, хотя саму концепцию времени Николая Козырева наука не приняла (он рассматривал время как «материю», которая может накапливаться, излучаться и передаваться), что-то в этом есть.
КОГДА – МАШИНА ВРЕМЕНИ?
У авторов нового исследования, конечно, не раз уже спросили: машина времени – когда? И они не раз разочаровали: ее не будет. Мы доказали, что время, текущее вспять, не является ошибкой измерений, говорят они. Однако, машина времени по-прежнему невозможна. Ведь новое открытие не опровергает постулаты физики, а напротив, неожиданно доказывает концепции настолько смелые, что они рисковали навечно остаться умозрительными. Современная физика как отрицала, так и продолжает отрицать возможность создания машин времени.
Время, текущее вспять, не является ошибкой измерений, говорят они. Однако, машина времени по-прежнему невозможна. Фото: Production Perig/Shutterstock/Fotodom
Вообще, все наше «непонимание» этих странных концепций берется от привычки представлять фотоны или атомы «шариками», как в школьном учебнике. Если шарик сначала вылетел, и только потом влетел – ну, чудо же. Однако, никакие они не шарики.
Представьте себе очень длинную змею. В какой точке она находится сейчас? Где голова? Где хвост? Змея везде – но ни в каком конкретном месте. Точно так же фотон – это некая волна (функция) вероятности. Где-то в глубине этой функции мы видим сгущение. Там скорее всего «находится» фотон сейчас (но не факт). И пусть «голова» этой функции уже зашла в атом, провзаимодействовала с ним, вышла, а «хвост» еще плетется – это нормально.
Змея везде – но ни в каком конкретном месте. Фото: Oleksandr_U/Shutterstock/Fotodom
Одни физики (как, например, германская исследовательница, критик всего и вся, Сабина Хоссенфельдер) полагают, что в таких опытах мы имеем лишь иллюзию «обращенного времени» за счет того, что фотон ловко подсовывает «хвост» вместо «головы». Другие считают, что все-таки не иллюзию, и что во Вселенной мы живем на «улице» прямого времени, а есть «улицы», где время течет назад. Третьи надеются, что эффект поможет стать квантовым компьютерам очень быстрыми: отойти на минуту назад, все вычислить, и вернуться к хозяину с результатом «мгновенно» - это ли не мечта.
Ну а пока это просто еще один странный факт, с которым физикам и студентам приходится иметь дело.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ
Таких берут в космонавты! Как люди попадают в звёздный отряд