Группа исследователей из Хайнаньского университета (Южный Китай) представила новую теоретическую базу, проливающую свет на одну из главных загадок физики: почему время движется исключительно вперёд. Работа, опубликованная в рецензируемом научном журнале Annals of Physics, предлагает свежий взгляд на природу времени, подтверждая, что повернуть его вспять невозможно не из-за запрета законов физики, а из-за внутренней структуры квантового мира.
Парадокс разбитой чашки
С момента зарождения абстрактного мышления человечество сталкивалось с фундаментальным противоречием. Мы помним прошлое, живём в настоящем и ожидаем будущего, но никогда не наблюдаем обратного процесса. Разбитое стекло не собирается в целое, люди не молодеют, а вчерашний день остаётся недосягаемым. В науке этот феномен известен как «стрела (или ось) времени».
Однако парадокс заключается в том, что базовые уравнения физики — будь то классическая механика Ньютона или электромагнетизм — удивительно безразличны к направлению времени. С точки зрения чистой математики, видеозапись падения мяча, прокрученная задом наперёд, описывается теми же законами, что и реальное падение. Если фундаментальные законы симметричны во времени, почему наша реальность настолько необратима?
За пределами термодинамики
Традиционно этот диссонанс объясняли термодинамикой. Ещё в XIX веке австрийский физик Людвиг Больцман связал «стрелу времени» с энтропией — мерой беспорядка в системе. Согласно второму закону термодинамики, в замкнутой системе хаос (энтропия) со временем только растёт: лёд тает, газ рассеивается, а сложные структуры разрушаются.
Хотя энтропия объясняет многие процессы, она не даёт исчерпывающего ответа. Микроскопические законы всё ещё теоретически допускают обратимость, а сама концепция энтропии сильно зависит от начальных условий Вселенной. Именно здесь в игру вступает новая теория китайских учёных.
Квантовая природа необратимости
Команда под руководством физика Цай Цина (Cai Qing) из Хайнаньского университета сместила фокус с термодинамики на квантовую механику. Их гипотеза гласит: направление времени возникает естественным образом из внутренней эволюции квантовых систем и их взаимодействий.
На квантовом уровне частицы не существуют изолированно. Они постоянно взаимодействуют, обмениваются информацией и становятся «скоррелированными» (связанными). Исследователи утверждают, что по мере накопления этих квантовых корреляций вернуть систему в исходное состояние становится практически невозможной задачей, даже если уравнения формально это разрешают.
Необратимость времени, согласно этому подходу, — это не внешнее условие, навязанное Вселенной, а прямое следствие того, как работает материя. В процессе взаимодействия квантовых элементов информация об их прошлых состояниях рассеивается в сложной паутине связей и становится фактически недоступной для восстановления. Это и создаёт непреодолимый барьер между «до» и «после».
Мост между микро- и макромиром
Предложенная концепция не опровергает классическую термодинамику или теорию относительности Эйнштейна, а скорее дополняет их. Энтропия остаётся ключевым фактором на макроуровне, а гравитация и скорость продолжают диктовать течение времени в космических масштабах. Однако новая теория даёт более глубокое понимание того, как время «рождается» из квантовых процессов без необходимости в наблюдателе или специальных начальных условиях.
Как отметил академик Китайской академии наук Сунь Чанпу, теоретическая физика давно искала способ объяснить, как сложные феномены нашей реальности возникают из простых фундаментальных правил. Исследование Хайнаньского университета делает важный шаг в объединении квантовой и классической физики, предлагая математическое обоснование того, почему история нашей Вселенной пишется только в одном направлении.
Почему это важно простому человеку
Представьте, что у вас есть комната с 1000 монет. Вы разбросали их по полу в случайном порядке. Теперь попробуйте собрать их обратно точно также, как было раньше — это практически невозможно, хотя физически ничто вас не останавливает. Время работает по такому же принципу. Когда частицы взаимодействуют, информация о том, как они были расположены раньше, теряется в лабиринте связей — так же, как невозможно вернуть разбросанные монеты в исходное положение. Это не потому, что законы физики это запрещают, а потому, что сложность системы растёт и растёт, и вернуться назад становится практически невозможным делом.
Скучная физика и реальность
Когда физики пишут уравнения на доске, они часто выглядят так, будто время может течь в любую сторону — туда же, откуда пришли. Но в реальной жизни, в комнате, полной молекул воздуха и света, всё совсем иначе. Каждое взаимодействие частиц добавляет ещё один способ запутать «головоломку» системы. И вот уже вернуться в прошлое становится не математически запрещённым, а просто... невозможным в практическом смысле. Как если бы вы бросили в море стакан воды и попытались вернуть его обратно — законы физики это не запрещают, но удача и бесконечность океана вам не помогут.
