Група фізиків з університетів Брістоля, Відня, Балеарських островів та Інституту квантової оптики і квантової інформації показала, як квантові системи можуть одночасно розвиватися як вперед, так і назад у часі.
У квантових системах сам час тече не так, як ми звикли і цю концепцію потрібно переосмислити.
Протягом століть філософи та фізики роздумували про існування часу. У класичному світі ми самі можемо переконатися в існуванні часу - більш того, в природі процеси мають тенденцію спонтанно еволюціонувати від станів з меншим безладом до станів з великим безладом. Фізики називають це ентропією - мірою безладу в системі, і цю залежність можна використовувати, щоб визначити «напрямок» часу.
Якщо подія виробляє велику кількість ентропії, спостереження за його зверненням у часі настільки малоймовірно, що стає практично неможливим. Однак, коли вироблена ентропія досить мала, існує мізерно мала ймовірність того, що зворотна зміна часу явища відбудеться природним чином.
Автори дослідження застосували цю ідею до квантової фізики, для якої характерне явище квантової суперпозиції, згідно з яким квантова система може перебувати в двох станах одночасно, якщо обидва ці стани можливі. Якщо поширити цей принцип на стрілу часу, то виходить, що квантові системи, можуть еволюціонувати одночасно в обох тимчасових напрямках.
Наведемо приклад. Якби зубна паста підкорялася законам квантової механіки, то вміст тюбика міг би одночасно і втягуватися всередину, і видавлюватися назовні. Чому ж ми не спостерігаємо такої поведінки в житті, незважаючи на те, що закони квантової механіки вірні?
Справа в тому, що переважний напрямок «стріли часу» визначає ентропія. У більшості систем спостерігається виділений напрямок, що проектує систему на чітко визначений напрямок часу, що відповідає найбільш вірогідному процесу з двох. Якщо ж мова йде про малу кількість ентропії, то система буде одночасно розвиватися за двома тимчасовими напрямками.
Хоча час часто розглядається як безперервно зростаючий параметр, дослідження показує, що закони, які керують його течією в квантово-механічних контекстах, набагато складніше. Це може говорити про те, що нам необхідно переосмислити спосіб представлення цієї величини у всіх тих контекстах, де квантові закони відіграють вирішальну роль.
Роботу опубліковано в журналі Communications Physics.