Як об'єднати теорію Ейнштейна і квантовий світ: час насправді ілюзія, вважають фізики

Учені вже довгий час намагаються зрозуміти природу часу, але з цим виникає багато труднощів. Нове дослідження, опубліковане в журналі Physical Review A, припускає, що час насправді є лише ілюзією, а не одним із головних компонентів Всесвіту. І ця ілюзія виникає з квантової заплутаності, тобто незвичного зв'язку між віддаленими одна від одної частинками. Таким чином фізики вважають, що вони знайшли можливе розв'язання проблеми, яка не дає змоги створити так звану теорію всього або основу для пояснення всієї фізики у Всесвіті. Вона повинна об'єднати квантову механіку і теорію відносності, але протиріччя в поведінці часу в цих теоріях, зокрема, не дають цього зробити, пише Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Квантова механіка і час

Найкращою теорією для опису Всесвіту на мікрорівні є квантова механіка. У цій теорії час є сталим явищем, яке має спрямований в один бік рух, тобто з минулого в майбутнє. Час залишається окремим елементом по відношенню до квантових систем, які постійно змінюються і які цей час вимірює. Час можна побачити тільки при спостереженні за змінами в зовнішніх об'єктах, наприклад, за переміщенням стрілок годинника.

Теорія відносності Ейнштейна і час

Найкращою теорією для опису Всесвіту на макрорівні є загальна теорія відносності Ейнштейна. Вона описує не мікроскопічні частинки, а більші об'єкти, такі як планети, зірки та галактики. Точніше, ця теорія описує все, що більше за елементарні частинки. У теорії відносності час нерозривно пов'язаний із простором і утворює тканину простору-часу. Через гравітацію час може викривлятися разом із простором.

Таким чином суперечлива поведінка часу у двох головних теоріях для опису фізики у Всесвіті ставить учених у глухий кут. І ця проблема є однією з причин неможливості знайти так звану теорію всього, яка могла б повністю пояснити природу Всесвіту на всіх рівнях.

Проблема часу

За словами авторів дослідження, у квантовій теорії існує серйозне протиріччя, і воно називається проблемою часу. Щоб розв'язати цю проблему, фізики використали теорію, що існує понад 40 років, відому як механізмом Пейджа і Вуттерса. Згідно з цією теорією, час виникає для об'єкта через його квантову заплутаність з іншим об'єктом, який діє як годинник для вимірювання часу. Теорія припускає, що без квантової заплутаності часу не існує і система сприймає Всесвіт як незмінний і статичний.

Фізики застосували механізм Пейджа і Вуттерса до двох квантових систем, які мають квантову заплутаність, але не взаємодіють між собою. У результаті виявилося, що ці системи можна добре описати рівнянням Шредінгера, яке передбачає поведінку квантових об'єктів. Тобто, фізики дійшли висновку, що час існує завдяки квантовій заплутаності. Подальші експерименти показали, що застосування рівнянь до більших об'єктів так само показує існування часу внаслідок квантової заплутаності.

Шлях до створення теорії всього, але не все так просто

Автори дослідження вважають, що час можна ввести в розрахунки таким чином, щоб він узгоджувався з квантовою і класичною фізикою. Варто сказати, що це лише теоретичне дослідження, тому інші фізики поставилися з деякою часткою скептицизму до отриманих результатів. Вчені вважають, що поки немає можливості перевірити квантове походження часу в реальності.

Нагадуємо, деякі вчені вважають, що у Всесвіті існують такі частинки, які здатні переміщатися швидше, ніж фотони, тобто частинки світла. Простіше кажучи, ці гіпотетичні частинки рухатимуться з надсвітловою швидкістю, що неможливо, згідно з нинішніми законами фізики. Але автори недавнього дослідження вважають, що надсвітлові частинки не просто існують, але їх можна узгодити з теорією відносності Ейнштейна, як уже писав Фокус.

Також Фокус писав про те, що новий метод мікроскопії показує рух атомів у високій роздільній здатності. Дослідники розробили новаторський метод квантової мікроскопії, що дозволяє спостерігати за рухом електронів на атомному рівні з безпрецедентною точністю.

Нагадуємо також, що індійські вчені показали першу у світі технологію холодного ядерного синтезу, за допомогою якої можна створити термоядерну енергію. Вона може замінити всі джерела енергії на Землі, є чистою і майже безмежною, як уже писав Фокус .