Aντιστρέφοντας τον χρόνο
Άρθρο γνώμης
Tο βέλος µπορεί να µην είναι τόσο σταθερό όσο το βιώνουµε - Τι έδειξε έρευνα η οποία προσφέρει µια νέα προοπτική σε ένα από τα µεγαλύτερα µυστήρια στη Φυσική
Τι θα λέγατε αν ο χρόνος δεν είναι τόσο σταθερός όσο νοµίζαµε; Φανταστείτε ότι αντί να ρέει προς µία κατεύθυνση -από το παρελθόν στο µέλλον-, ο χρόνος θα µπορούσε να ρέει προς τα εµπρός ή προς τα πίσω λόγω διεργασιών που λαµβάνουν χώρα σε κβαντικό επίπεδο.
Αυτή είναι η ανακάλυψη που προκαλεί τη σκέψη που έκαναν ερευνητές στο Πανεπιστήµιο του Surrey, καθώς µια νέα µελέτη αποκαλύπτει ότι τα αντίθετα βέλη του χρόνου µπορεί θεωρητικά να προκύψουν από ορισµένα κβαντικά συστήµατα. Επί αιώνες, οι επιστήµονες προβληµατίζονται για το βέλος του χρόνου - την ιδέα πως ο χρόνος ρέει µη αναστρέψιµα από το παρελθόν στο µέλλον.
Αν και αυτό φαίνεται προφανές στη βιωµένη µας πραγµατικότητα, οι υποκείµενοι νόµοι της Φυσικής δεν ευνοούν εγγενώς µια ενιαία κατεύθυνση. Είτε ο χρόνος κινείται προς τα εµπρός είτε προς τα πίσω, οι εξισώσεις παραµένουν οι ίδιες. Ο δρ Andrea Rocco, αναπληρωτής καθηγητής Φυσικής και Μαθηµατικής Βιολογίας στο Πανεπιστήµιο του Surrey και επικεφαλής συγγραφέας της µελέτης, δήλωσε: «Ένας τρόπος για να το εξηγήσετε αυτό είναι όταν κοιτάζετε µια διαδικασία, όπως το χυµένο γάλα που απλώνεται σε ένα τραπέζι - είναι ξεκάθαρο ότι ο χρόνος προχωρά. Αλλά αν το παίξετε αντίστροφα, όπως µια ταινία, θα µπορούσατε να πιστέψετε ότι κάτι ήταν λάθος - θα ήταν δύσκολο να πιστέψετε ότι το γάλα θα µπορούσε να µαζευτεί πίσω στο ποτήρι».
«Ωστόσο, υπάρχουν διαδικασίες, όπως η κίνηση ενός εκκρεµούς, που φαίνονται εξίσου πιστευτές αντίστροφα. Το παζλ είναι ότι, στο πιο θεµελιώδες επίπεδο, οι νόµοι της Φυσικής µοιάζουν µε το εκκρεµές. Τα ευρήµατά µας υποδηλώνουν ότι ενώ η κοινή εµπειρία µάς λέει ότι ο χρόνος κινείται µόνο προς µια κατεύθυνση, δεν αντιλαµβανόµαστε ότι η κίνηση προς την αντίθετη κατεύθυνση θα ήταν εξίσου δυνατή», ανέφερε.
Η µελέτη, που δηµοσιεύτηκε στο «Scientific Reports», διερεύνησε πώς ένα κβαντικό σύστηµα -ο κόσµος του υποατοµικού- αλληλεπιδρά µε το περιβάλλον του, γνωστό ως «ανοιχτό κβαντικό σύστηµα».
Οι ερευνητές εξέτασαν γιατί αντιλαµβανόµαστε τον χρόνο ως κινούµενο προς µια κατεύθυνση και αν αυτή η αντίληψη προκύπτει από την ανοιχτή κβαντική µηχανική. Για να απλοποιήσει το πρόβληµα, η οµάδα έκανε δύο βασικές υποθέσεις. Πρώτον, αντιµετώπισαν το τεράστιο περιβάλλον που περικλείει το σύστηµα µε τέτοιο τρόπο ώστε να µπορούν να επικεντρωθούν µόνο στο ίδιο το κβαντικό σύστηµα. ∆εύτερον, υπέθεσαν ότι το περιβάλλον -όπως ολόκληρο το σύµπαν- είναι τόσο µεγάλο που η ενέργεια και οι πληροφορίες διαχέονται σε αυτό και δεν επιστρέφουν ποτέ. Αυτή η προσέγγιση τους επέτρεψε να εξετάσουν πώς ο χρόνος εµφανίζεται ως µονόδροµο φαινόµενο, παρόλο που, σε µικροσκοπικό επίπεδο, ο χρόνος θα µπορούσε θεωρητικά να κινηθεί και προς τις δύο κατευθύνσεις.
Ακόµη και µετά την εφαρµογή αυτών των υποθέσεων, το σύστηµα συµπεριφέρθηκε µε τον ίδιο τρόπο, είτε ο χρόνος κινούνταν προς τα εµπρός είτε προς τα πίσω. Αυτή η ανακάλυψη παρείχε µια µαθηµατική βάση για την ιδέα ότι η συµµετρία χρονικής αντιστροφής εξακολουθεί να ισχύει στα ανοιχτά κβαντικά συστήµατα - υποδηλώνοντας ότι το βέλος του χρόνου µπορεί να µην είναι τόσο σταθερό όσο το βιώνουµε.
Ο Thomas Guff, µεταδιδακτορικός ερευνητής που οδήγησε τους υπολογισµούς, είπε: «Το εκπληκτικό µέρος αυτού του έργου ήταν ότι ακόµη και αφού κάναµε την τυπική απλοποιητική υπόθεση στις εξισώσεις µας που περιγράφουν ανοιχτά κβαντικά συστήµατα, οι εξισώσεις συµπεριφέρονταν µε τον ίδιο τρόπο είτε το σύστηµα κινούνταν προς τα εµπρός είτε προς τα πίσω στον χρόνο. Η εξίσωση, ο “πυρήνας µνήµης”, είναι συµµετρική χρονικά.
»Βρήκαµε επίσης µια µικρή αλλά σηµαντική λεπτοµέρεια που συνήθως παραβλέπεται - εµφανίστηκε ένας χρονικά ασυνεχής παράγοντας που διατηρεί ανέπαφη την ιδιότητα της χρονικής συµµετρίας. Είναι ασυνήθιστο να βλέπουµε έναν τέτοιο µαθηµατικό µηχανισµό σε µια εξίσωση Φυσικής, επειδή δεν είναι συνεχής, και ήταν πολύ περίεργο να τον βλέπουµε να αναδύεται τόσο φυσικά».
Η έρευνα προσφέρει µια νέα προοπτική για ένα από τα µεγαλύτερα µυστήρια στη Φυσική. Η κατανόηση της αληθινής φύσης του χρόνου θα µπορούσε να έχει βαθιές επιπτώσεις για την κβαντική µηχανική, την κοσµολογία - και όχι µόνο.
Πηγή: ScienceDaily, 13-02-2025 | Υλικό: Πανεπιστήμιο του Surrey
*Δημοσιεύθηκε στην εφημερίδα «Απογευματινή»
Αυτή είναι η ανακάλυψη που προκαλεί τη σκέψη που έκαναν ερευνητές στο Πανεπιστήµιο του Surrey, καθώς µια νέα µελέτη αποκαλύπτει ότι τα αντίθετα βέλη του χρόνου µπορεί θεωρητικά να προκύψουν από ορισµένα κβαντικά συστήµατα. Επί αιώνες, οι επιστήµονες προβληµατίζονται για το βέλος του χρόνου - την ιδέα πως ο χρόνος ρέει µη αναστρέψιµα από το παρελθόν στο µέλλον.
Αν και αυτό φαίνεται προφανές στη βιωµένη µας πραγµατικότητα, οι υποκείµενοι νόµοι της Φυσικής δεν ευνοούν εγγενώς µια ενιαία κατεύθυνση. Είτε ο χρόνος κινείται προς τα εµπρός είτε προς τα πίσω, οι εξισώσεις παραµένουν οι ίδιες. Ο δρ Andrea Rocco, αναπληρωτής καθηγητής Φυσικής και Μαθηµατικής Βιολογίας στο Πανεπιστήµιο του Surrey και επικεφαλής συγγραφέας της µελέτης, δήλωσε: «Ένας τρόπος για να το εξηγήσετε αυτό είναι όταν κοιτάζετε µια διαδικασία, όπως το χυµένο γάλα που απλώνεται σε ένα τραπέζι - είναι ξεκάθαρο ότι ο χρόνος προχωρά. Αλλά αν το παίξετε αντίστροφα, όπως µια ταινία, θα µπορούσατε να πιστέψετε ότι κάτι ήταν λάθος - θα ήταν δύσκολο να πιστέψετε ότι το γάλα θα µπορούσε να µαζευτεί πίσω στο ποτήρι».
Εξίσου δυνατή
«Ωστόσο, υπάρχουν διαδικασίες, όπως η κίνηση ενός εκκρεµούς, που φαίνονται εξίσου πιστευτές αντίστροφα. Το παζλ είναι ότι, στο πιο θεµελιώδες επίπεδο, οι νόµοι της Φυσικής µοιάζουν µε το εκκρεµές. Τα ευρήµατά µας υποδηλώνουν ότι ενώ η κοινή εµπειρία µάς λέει ότι ο χρόνος κινείται µόνο προς µια κατεύθυνση, δεν αντιλαµβανόµαστε ότι η κίνηση προς την αντίθετη κατεύθυνση θα ήταν εξίσου δυνατή», ανέφερε.Η µελέτη, που δηµοσιεύτηκε στο «Scientific Reports», διερεύνησε πώς ένα κβαντικό σύστηµα -ο κόσµος του υποατοµικού- αλληλεπιδρά µε το περιβάλλον του, γνωστό ως «ανοιχτό κβαντικό σύστηµα».
Οι ερευνητές εξέτασαν γιατί αντιλαµβανόµαστε τον χρόνο ως κινούµενο προς µια κατεύθυνση και αν αυτή η αντίληψη προκύπτει από την ανοιχτή κβαντική µηχανική. Για να απλοποιήσει το πρόβληµα, η οµάδα έκανε δύο βασικές υποθέσεις. Πρώτον, αντιµετώπισαν το τεράστιο περιβάλλον που περικλείει το σύστηµα µε τέτοιο τρόπο ώστε να µπορούν να επικεντρωθούν µόνο στο ίδιο το κβαντικό σύστηµα. ∆εύτερον, υπέθεσαν ότι το περιβάλλον -όπως ολόκληρο το σύµπαν- είναι τόσο µεγάλο που η ενέργεια και οι πληροφορίες διαχέονται σε αυτό και δεν επιστρέφουν ποτέ. Αυτή η προσέγγιση τους επέτρεψε να εξετάσουν πώς ο χρόνος εµφανίζεται ως µονόδροµο φαινόµενο, παρόλο που, σε µικροσκοπικό επίπεδο, ο χρόνος θα µπορούσε θεωρητικά να κινηθεί και προς τις δύο κατευθύνσεις.
Μαθηματική βάση
Ακόµη και µετά την εφαρµογή αυτών των υποθέσεων, το σύστηµα συµπεριφέρθηκε µε τον ίδιο τρόπο, είτε ο χρόνος κινούνταν προς τα εµπρός είτε προς τα πίσω. Αυτή η ανακάλυψη παρείχε µια µαθηµατική βάση για την ιδέα ότι η συµµετρία χρονικής αντιστροφής εξακολουθεί να ισχύει στα ανοιχτά κβαντικά συστήµατα - υποδηλώνοντας ότι το βέλος του χρόνου µπορεί να µην είναι τόσο σταθερό όσο το βιώνουµε. Ο Thomas Guff, µεταδιδακτορικός ερευνητής που οδήγησε τους υπολογισµούς, είπε: «Το εκπληκτικό µέρος αυτού του έργου ήταν ότι ακόµη και αφού κάναµε την τυπική απλοποιητική υπόθεση στις εξισώσεις µας που περιγράφουν ανοιχτά κβαντικά συστήµατα, οι εξισώσεις συµπεριφέρονταν µε τον ίδιο τρόπο είτε το σύστηµα κινούνταν προς τα εµπρός είτε προς τα πίσω στον χρόνο. Η εξίσωση, ο “πυρήνας µνήµης”, είναι συµµετρική χρονικά.
»Βρήκαµε επίσης µια µικρή αλλά σηµαντική λεπτοµέρεια που συνήθως παραβλέπεται - εµφανίστηκε ένας χρονικά ασυνεχής παράγοντας που διατηρεί ανέπαφη την ιδιότητα της χρονικής συµµετρίας. Είναι ασυνήθιστο να βλέπουµε έναν τέτοιο µαθηµατικό µηχανισµό σε µια εξίσωση Φυσικής, επειδή δεν είναι συνεχής, και ήταν πολύ περίεργο να τον βλέπουµε να αναδύεται τόσο φυσικά».
Η έρευνα προσφέρει µια νέα προοπτική για ένα από τα µεγαλύτερα µυστήρια στη Φυσική. Η κατανόηση της αληθινής φύσης του χρόνου θα µπορούσε να έχει βαθιές επιπτώσεις για την κβαντική µηχανική, την κοσµολογία - και όχι µόνο.
Πηγή: ScienceDaily, 13-02-2025 | Υλικό: Πανεπιστήμιο του Surrey
*Δημοσιεύθηκε στην εφημερίδα «Απογευματινή»
