Загонетка времена

Време је увек било проблем. Прво, чак и најбриљантнијим умовима било је тешко да схвате шта је заиста време. Данас, када нам се чини да то донекле разумемо, многи верују да ће без тога, бар у традиционалном смислу, бити угодније.

"" Написао Исак Њутн. Веровао је да се време може истински разумети само математички. За њега су једнодимензионално апсолутно време и тродимензионална геометрија Универзума били независни и одвојени аспекти објективне стварности, а у сваком тренутку апсолутног времена сви догађаји у Универзуму су се дешавали истовремено.

Својом специјалном теоријом релативности, Ајнштајн је уклонио концепт истовременог времена. Према његовој идеји, истовременост није апсолутни однос између догађаја: оно што је истовремено у једном референтном оквиру неће нужно бити истовремено и у другом.

Пример Ајнштајновог схватања времена је мион из космичких зрака. То је нестабилна субатомска честица са просечним животним веком од 2,2 микросекунде. Формира се у горњим слојевима атмосфере, и иако очекујемо да ће путовати само 660 метара (брзином светлости 300 км/с) пре него што се распадне, ефекти временске дилатације омогућавају космичким мионима да путују преко 000 километара до површине Земље. и даље. . У референтном оквиру са Земљом, миони живе дуже због своје велике брзине.

Године 1907. Ајнштајнов бивши учитељ Херман Минковски увео је простор и време као. Простор-време се понаша као сцена у којој се честице крећу у универзуму једна у односу на другу. Међутим, ова верзија простор-времена је била непотпуна (такође видети: ). Није укључивао гравитацију све док Ајнштајн није увео општу релативност 1916. Тканина простор-времена је континуирана, глатка, искривљена и деформисана присуством материје и енергије (2). Гравитација је закривљеност универзума, узрокована масивним телима и другим облицима енергије, која одређује пут којим се објекти крећу. Ова закривљеност је динамична, креће се како се објекти крећу. Као што каже физичар Џон Вилер: „Простор-време преузима масу говорећи јој како да се креће, а маса преузима простор-време говорећи јој како да се криви.

2. Ајнштајнов простор-време

Време и квантни свет

Општа теорија релативности сматра да је проток времена непрекидан и релативан, а да је проток времена универзалан и апсолутан у одабраном пресеку. Шездесетих година прошлог века, успешан покушај комбиновања претходно некомпатибилних идеја, квантне механике и опште релативности довео је до онога што је познато као Вилер-ДеВитова једначина, корак ка теорији квантна гравитација. Ова једначина је решила један проблем, али је створила други. Време не игра никакву улогу у овој једначини. Ово је довело до велике контроверзе међу физичарима, коју они називају проблемом времена.

Царло Ровелли (3), савремени италијански теоријски физичар има одређено мишљење о овом питању. “, написао је у књизи „Тајна времена”.

3. Карло Ровели и његова књига

Они који се слажу са Копенхагенском интерпретацијом квантне механике верују да се квантни процеси повинују Шредингеровој једначини, која је симетрична у времену и произилази из таласног колапса функције. У квантној механичкој верзији ентропије, када се ентропија мења, не тече топлота, већ информација. Неки квантни физичари тврде да су пронашли порекло стреле времена. Кажу да се енергија распршује и да се објекти поравнавају јер се елементарне честице међусобно везују док међусобно делују у облику „квантног заплета“. Ајнштајн је, заједно са својим колегама Подолским и Розеном, сматрао да је ово понашање немогуће јер је у супротности са локалним реалистичким погледом на узрочност. Како честице које се налазе далеко једна од друге могу истовремено да интерагују једна са другом, питали су се.

Године 1964. развио је експериментални тест који је оповргнуо Ајнштајнове тврдње о такозваним скривеним варијаблама. Стога се широко верује да информације путују између уплетених честица, потенцијално брже него што светлост може да путује. Колико знамо, време не постоји за уплетене честице (КСНУМКС).

Група физичара на Хебрејском универзитету предвођена Ели Мегидишем у Јерусалиму известила је 2013. године да су успели да заплету фотоне који нису постојали у времену. Прво, у првом кораку, створили су заплетени пар фотона, 1-2. Убрзо након тога, измерили су поларизацију фотона 1 (особина која описује правац у коме светлост осцилује) - чиме су га "убили" (фаза ИИ). Фотон 2 је послат на путовање и формиран је нови испреплетени пар 3-4 (корак ИИИ). Фотон 3 је затим мерен заједно са путујућим фотоном 2 на такав начин да се коефицијент испреплетености „променио“ са старих парова (1-2 и 3-4) у нови комбиновани 2-3 (корак ИВ). Нешто касније (фаза В) мери се поларитет јединог преживелог фотона 4 и резултати се упоређују са поларизацијом давно мртвог фотона 1 (назад у фази ИИ). Резултат? Подаци су открили присуство квантних корелација између фотона 1 и 4, "временски нелокалних". То значи да до заплетања може доћи у два квантна система који никада нису постојали у времену.

Мегидиш и његове колеге не могу а да не спекулишу о могућим тумачењима њихових резултата. Можда мерење поларизације фотона 1 у кораку ИИ некако усмерава будућу поларизацију 4, или мерење поларизације фотона 4 у кораку В некако замењује претходно стање поларизације фотона 1. И у правцу напред и назад, квантни корелације се шире до каузалне празнине између смрти једног фотона и рођења другог.

Шта то значи на макро скали? Научници, расправљајући о могућим импликацијама, говоре о могућности да су наша посматрања светлости звезда некако диктирала поларизацију фотона пре 9 милијарди година.

Пар америчких и канадских физичара, Метју С. Лејфер са Универзитета Чепмен у Калифорнији и Метју Ф. Пузи са Института за теоријску физику Периметер у Онтарију, уочили су пре неколико година да ако се не држимо чињенице да је Ајнштајн. Мерења која се врше на честици могу се одразити на прошлост и будућност, што у овој ситуацији постаје небитно. Након преформулисања неких основних претпоставки, научници су развили модел заснован на Беловој теореми у којој се простор трансформише у време. Њихови прорачуни показују зашто, под претпоставком да је време увек испред нас, спотичемо се о противречности.

Према Карлу Ровелију, наша људска перцепција времена је нераскидиво повезана са начином на који се топлотна енергија понаша. Зашто знамо само прошлост, а не будућност? Кључ, према научнику, једносмерни ток топлоте од топлијих предмета ка хладнијим. Коцка леда бачена у врућу шољу кафе хлади кафу. Али процес је неповратан. Човек, као нека врста „термодинамичке машине“, прати ову стрелу времена и није у стању да разуме други правац. „Али ако посматрам микроскопско стање“, пише Ровели, „разлика између прошлости и будућности нестаје... у елементарној граматици ствари нема разлике између узрока и последице“.

Време мерено у квантним разломцима

Или се можда време може квантовати? Нова теорија која се недавно појавила сугерише да најмањи замисливи интервал времена не може да пређе милионити део билионтиног дела секунде. Теорија прати концепт који је барем основно својство сата. Према теоретичарима, последице овог расуђивања могу помоћи у стварању „теорије свега”.

Концепт квантног времена није нов. Модел квантне гравитације предлаже да време буде квантизовано и да има одређену стопу тикова. Овај циклус откуцаја је универзална минимална јединица и ниједна временска димензија не може бити мања од ове. То би било као да у основи универзума постоји поље које одређује минималну брзину кретања свега у њему, дајући масу другим честицама. У случају овог универзалног сата, „уместо да даје масу, он ће дати време“, објашњава један физичар који предлаже квантизацију времена, Мартин Бојовалд.

Моделирањем таквог универзалног сата, он и његове колеге са Пенсилваније Стате Цоллеге у Сједињеним Државама показали су да би то могло направити разлику у вештачким атомским сатовима, који користе атомске вибрације да би произвели најтачније познате резултате. мерења времена. Према овом моделу, атомски сат (5) понекад није био синхронизован са универзалним сатом. Ово би ограничило тачност мерења времена на један атомски сат, што значи да два различита атомска сата могу на крају да не одговарају дужини протеклог периода. С обзиром да су наши најбољи атомски сатови међусобно конзистентни и да могу да мере откуцаје до 10-19 секунди, или једну десетину милијардитог дела милијарде, основна јединица времена не може бити већа од 10-33 секунде. Ово су закључци чланка о овој теорији који се појавио у јуну 2020. у часопису Пхисицал Ревиев Леттерс.

5. Атомски сат на бази лутецијума на Националном универзитету Сингапура.

Тестирање да ли постоји таква основна јединица времена превазилази наше тренутне технолошке могућности, али и даље изгледа приступачније од мерења Планковог времена, које износи 5,4 × 10–44 секунде.

Ефекат лептира не функционише!

Уклањање времена из квантног света или његово квантовање може имати занимљиве последице, али будимо искрени, популарну машту покреће нешто друго, наиме путовање кроз време.

Пре отприлике годину дана, професор физике Универзитета у Конектикату Роналд Маллетт рекао је за ЦНН да је написао научну једначину која би се могла користити као основа за машина у реалном времену. Чак је направио уређај да илуструје кључни елемент теорије. Он сматра да је то теоретски могуће претварање времена у петљушто би омогућило путовање кроз време у прошлост. Чак је направио прототип који показује како ласери могу помоћи у постизању овог циља. Треба напоменути да Маллетове колеге нису убеђене да ће се његова временска машина икада остварити. Чак и Малет признаје да је његова идеја у овом тренутку потпуно теоретска.

Крајем 2019, Нев Сциентист је известио да су физичари Барак Шошани и Џејкоб Хаузер са Института Периметар у Канади описали решење у којем би особа теоретски могла да путује са једног најважније вести до другог, пролазећи кроз рупу у Време простор или тунел, како кажу, „математички могућ”. Овај модел претпоставља да постоје различити паралелни универзуми у којима можемо путовати, и има озбиљан недостатак - путовање кроз време не утиче на временску линију путника. На овај начин можете утицати на друге континууме, али онај из којег смо кренули остаје непромењен.

А пошто смо у просторно-временском континууму, онда уз помоћ квантни компјутер Да би симулирали путовање кроз време, научници су недавно доказали да квантно царство нема „ефекат лептира“ који се види у многим научнофантастичним филмовима и књигама. У експериментима на квантном нивоу, оштећени, наизглед готово непромењени, као да се стварност сама лечи. Рад на ову тему појавио се овог лета у Псисицал Ревиев Леттерс. „На квантном компјутеру нема проблема ни са симулацијом супротне еволуције у времену, нити са симулацијом процеса враћања процеса у прошлост“, објаснио је Миколаи Синитсин, теоријски физичар из Националне лабораторије у Лос Аламосу и ко- аутор студије. Рад. „Заиста можемо видети шта се дешава са сложеним квантним светом ако се вратимо у прошлост, додамо неку штету и вратимо се назад. Откривамо да је наш примордијални свет опстао, што значи да у квантној механици нема ефекта лептира."

Ово је велики ударац за нас, али и добра вест за нас. Простор-временски континуум одржава интегритет, не дозвољавајући малим променама да га униште. Зашто? Ово је занимљиво питање, али мало другачија тема од самог времена.