Физики показали, что в квантовой реальности время работает иначе, а прошлое может быть будущим. Как это возможно?

Одновременно с этим он предсказал гравитационное замедление времени — время движется медленнее для движущихся объектов по сравнению со стационарным наблюдателем.

Все решает гравитация объекта. Обычно это работает так — чем тяжелее объект, тем сильнее его гравитационное поле. Чем сильнее гравитационное поле объекта, тем сильнее он деформирует ткань пространства-времени вокруг этих объектов. А чем сильнее эта деформация, тем быстрее или медленнее двигается этот объект, меняя вместе с этим и движение времени.

Если провести мысленный эксперимент и отправить человека на один день к черной дыре, то для всех, кто будет наблюдать за ним, может пройти год, два или даже десятилетие — в зависимости от массы и гравитации черной дыры.

Несмотря на различные заигрывания с часами, до сих пор большинство физиков сходились во мнении, что стрелка времени всегда направлена вперед и повернуть ее в обратную сторону невозможно. Хотя существуют и альтернативные мнения.

Однако квантовый мир другой. Он загадочный и позволяет ученым эксперименты, которые невозможны в реальном мире.

Недавно мы писали о кристаллах времени, которые нарушают закон термодинамики Исаака Ньютона. Они могут менять и возвращать свое предыдущее состояние, не используя при этом ни капли энергии. Это можно представить как кубик льда в стакане воды, который сначала растворяется, а затем обратно становится льдом.

Одной из фундаментальных основ квантового мира является принцип суперпозиции. Например, именно благодаря суперпозиции кубитов ученые могут работать над созданием квантовых компьютеров, которые помогут нам совершить огромный технологических прыжок.

Суть квантовой суперпозиции состоит в том, что субатомные частицы могут одновременно обладать разными физическими свойствами. Самым известным примером является кот Шредингера, который одновременно и жив, и мертв. С точки зрения обычной логики это выглядит абсурдно. С точки зрения квантовой механики это — обычное дело.

Ученые уже давно изучают, можно ли применить принцип суперпозиции ко времени. Другими словами, можно ли заставить элементарную частицу одновременно пережить прошлое и будущее? Как вообще можно обратить время вспять и зафиксировать это событие? Что ж, кажется, мы приближаемся к ответам на эти вопросы.

Группа физиков из университетов Бристоля, Вены, Балеарских островов и Института квантовой оптики и квантовой информации показала, что квантовая система может двигаться как вперед так и назад во времени. Их исследование было опубликовано в журнале Communications Physics.

В природе все процессы развиваются от состояния меньшего беспорядка до состояния большего беспорядка. В физике это описывается термином энтропия — физической величиной, определяющей степень беспорядка в системе. Чем больший уровень энтропии демонстрирует определенное явление, тем меньше у нас шансов «развернуть» время для этого явления.

«Однако, если уровень энтропии невысок, существует немалая вероятность увидеть обращение времени, которое происходит естественным образом», — говорит доктор Джулия Рубино из Лаборатории квантовой инженерии Бристольского университета и ведущий автор исследования.

В качестве примера она приводит зубную пасту. Если вам покажут, как паста перемещается с щетки обратно в тюбик, стало бы ясно, что это что-то вроде кассеты, которую перематывают назад. Однако, если вы осторожно сжимаете тюбик, чтобы на щетку попала небольшая часть пасты, то, с большой вероятностью, вы увидите, как она возвращается в тюбик из-за его декомпрессии.

Ученые решили применить эту идею в квантовом мире. Применив принцип суперпозиции на примере с пастой, мы бы получили пасту, которая одновременно двигается из и внутрь тюбика.

«Несмотря на то, что эта идея кажется бессмысленной, если ее применить к повседневной жизни, на самом фундаментальном уровне законы Вселенной основаны на квантово-механических принципах. Возникает вопрос — почему мы никогда не сталкиваемся с этими суперпозициями потоков времени в природе?», — объясняет Рубино.

В своей работе физики показали, что в квантовом мире условное движение пасты назад в тюбик является действием, обращенным во времени. Несмотря на то, что время часто рассматривается как «идущее вперед», законы, управляющие его течением в квантово-механических контекстах, намного сложнее. Они уверены — нам нужно научиться по-другому смотреть на время, особенно в «тех моментах, где квантовые законы играют решающую роль».