Fysikere bruger matematiske antagelser i mange situationer, der forbyder tid at bevæge sig baglæns – men det er ikke nødvendigvis en afspejling af kvante reality
Flytter tiden baglæns i nogle situationer?
Nogle kvantesystemer kan have to pile tid, en, der kører fremad som sædvanligt og en anden, der bevæger sig baglæns. Dette betyder, at tiden på nogle ekstremt små skalaer kan have mulighed for at bevæge sig i begge retninger – en fantastisk funktion, der måske er overset over store dele af fysikken.
Hvis du overvejer de mest basale ligninger af kvantefysik – dem, der beskæftiger sig med enkeltpartikler – er der ingen grund til, at tiden altid skal køre fremad. Dette betyder, at grundlæggende kvantelovgivning har det, der er kendt som tidsreverseringssymmetri. Men for større systemer, såsom samlinger af partikler, skelner de love, som fysikere er afhængige af at forudsige og forklare deres opførsel, mellem fortid og nutid.
”Du går fra en situation, hvor du bestemt har tidsreverseringssymmetri til et slutresultat, hvor du tydeligvis ikke har tids vendingssymmetri,” siger Thomas Guff på University of Surrey i Storbritannien. ”Jeg var bare meget nysgerrig, hvor bestemt trin (med en beregning) sker det? Hvor dræber du symmetrien? ”
Nu, han og hans kolleger har vist, at symmetrien kan få lov til at leve på.
De analyserede kvantesystemer, der er frie til at interagere med deres miljø. Tidligere beregninger antydede, at til sidst ville noget varme “lække” ud af sådanne systemer og komme ind i miljøet på en måde, der ikke kunne vendes. Dette kunne bruges til at udpege en bestemt “før” og “efter” og en pil af tid, der peger fra den ene til den anden. Men alle disse beregninger blev foretaget under antagelsen af, at en enkelt tidspil var den eneste mulighed, siger teammedlem Andrea Rocco, også på University of Surrey.
“Hvis du starter fra spørgsmålet om ‘hvad hvis jeg vender tid’, er ligningerne, der beskriver bevægelsen af dit interesse -system, lidt forskellige fra dem, du finder i (en standard) lærebog,” siger han.
Specifikt tillader ligningerne, som hans team afledte efter at have droppet denne antagelse, at der er en pil med tid, der bevæger sig baglæns og en bevæger sig fremad. Forskerne fandt, at dette var tilfældet for flere slags systemer. Disse inkluderer dem, der er underlagt tilfældigt svingende kræfter, og dem, der ofte tilfældigt skifter deres tilstande – som det ses, for eksempel, når partikler tilfældigt ændrer retning, som de gør, når de gennemgår brownisk bevægelse. Selvom de endnu ikke har udviklet et strengt matematisk bevis for det, mener forskerne, at fremkomsten af de modsatte tidspile kunne være et meget generelt fænomen.
Gonzalo Ordonez ved Butler University i Indiana siger, at det nye arbejde bringer frisk lys til kontroversen om, når tidsreverseringssymmetri gælder. ”Jeg tror, dette er et af de største problemer inden for fysik. Og de antyder, at ligninger, som folk skrev til (tid) -versible processer, manglede en faktor. Når de først har inkorporeret denne faktor, skelner disse ligninger heller ikke mellem fremtiden og fortiden længere, ”siger han.
Arbejde med disse nye ligninger, som er tid reversible, kan også have kosmiske konsekvenser, siger Ordonez. For eksempel kunne de give tro til tidligere ideer om, at der er to universer efter Big Bang, der hver udvikler sig i en modsat retning gennem tiden, siger han.
Rocco er også interesseret i disse ideer, men advarer mod at fortolke det nye værk. ”Vi har måske fundet noget så grundlæggende, at det kommer op igen og igen, men vi er meget langt fra at begynde at forstå det nøje,” siger han.