Фізики показали, що у квантовій реальності час працює інакше, а минуле може бути майбутнім. Як це можливо?

Водночас він передбачив гравітаційне уповільнення часу — час рухається повільніше для об'єктів, що рухаються, порівняно зі стаціонарним спостерігачем.

Все вирішує гравітація об'єкта. Зазвичай це працює так — чим важчий об'єкт, тим сильніше його гравітаційне поле. Чим сильніше гравітаційне поле об'єкта, тим сильніше він деформує тканину простору-часу навколо цих об'єктів. А чим сильніша ця деформація, тим швидше чи повільніше рухається цей об'єкт, змінюючи разом із цим і рух часу.

Якщо провести уявний експеримент і відправити людину на один день до чорної діри, то для всіх, хто спостерігатиме за ним, може пройти рік, два або навіть десятиліття — залежно від маси та гравітації чорної діри.

Незважаючи на різні загравання з годинником, досі більшість фізиків сходилися на думці, що стрілка часу завжди спрямована вперед і повернути її у зворотний бік неможливо. Хоча існують і альтернативні думки.

Проте квантовий світ інший. Він загадковий і дозволяє вченим експерименти, які неможливі у реальному світі.

Нещодавно ми писали про часові кристали, які порушують закон термодинаміки Ісаака Ньютона. Вони можуть змінювати та повертати свій попередній стан, не використовуючи при цьому жодної краплі енергії. Це можна уявити як кубик льоду в склянці води, який спочатку розчиняється, а потім стає льодом.

Однією із фундаментальних основ квантового світу є принцип суперпозиції. Наприклад, саме завдяки суперпозиції кубітів вчені можуть працювати над створенням квантових комп’ютерів, які допоможуть нам зробити величезний технологічний стрибок.

Суть квантової суперпозиції полягає в тому, що субатомні частинки можуть одночасно мати різні фізичні властивості. Найвідомішим прикладом є кіт Шредінгера, який водночас і живий, і мертвий. З погляду звичайної логіки це абсурдно. З погляду квантової механіки це звичайна справа.

Вчені вже давно вивчають, чи можна застосувати принцип суперпозиції на час. Іншими словами, чи можна змусити елементарну частинку одночасно пережити минуле та майбутнє? Як взагалі можна повернути час і зафіксувати цю подію? Що ж, здається, ми наближаємось до відповідей на ці запитання.

Група фізиків з університетів Брістоля, Відня, Балеарських островів та Інституту квантової оптики та квантової інформації показала, що квантова система може рухатися як уперед, так і назад у часі. Їхнє дослідження було опубліковано в журналі Communications Physics.

У природі всі процеси розвиваються від стану меншого безладдя до стану більшого безладдя. У фізиці це описується терміном ентропія — фізичною величиною, що визначає ступінь безладдя в системі. Чим більший рівень ентропії демонструє певне явище, тим менше шансів «розвернути» час цього явища.

«Однак, якщо рівень ентропії невисокий, існує чимала ймовірність побачити обертання часу, яке відбувається природним чином», — каже доктор Джулія Рубіно з Лабораторії квантової інженерії Брістольського університету та провідна авторка дослідження.

Як приклад вона наводить зубну пасту. Якщо вам покажуть, як паста переміщається зі щітки назад у тюбик, стало б ясно, що це щось на зразок касети, яку перемотують назад. Однак, якщо ви обережно стискаєте тюбик, щоб на щітку потрапила невелика частина пасти, то з великою ймовірністю ви побачите, як вона повертається в тюбик через його декомпресію.

Вчені вирішили застосувати цю ідею у квантовому світі. Застосувавши принцип суперпозиції на прикладі з пастою, ми отримали б пасту, яка одночасно рухається з і до тюбика.

«Незважаючи на те, що ця ідея здається безглуздою, якщо її застосувати до повсякденного життя, на фундаментальному рівні закони Всесвіту засновані на квантово-механічних принципах. Виникає питання — чому ми ніколи не стикаємось із цими суперпозиціями потоків часу в природі?», — пояснює Рубіно.

У своїй роботі фізики показали, що у квантовому світі умовний рух пасти у тюбик є дією, оберненою у часі. Незважаючи на те, що час часто розглядається як «такий, що йде вперед», закони, що керують його течією в квантово-механічних контекстах, набагато складніші. Вони впевнені — нам треба навчитися по-іншому дивитися на якийсь час, особливо в «тих моментах, де квантові закони відіграють вирішальну роль».