Ο χρόνος στον κβαντικό κόσμο μπορεί να ρέει και προς το μέλλον και προς το παρελθόν
Κι αν ο χρόνος δεν είναι τόσο σταθερός όσο νομίζαμε; Φανταστείτε ότι αντί να ρέει προς μία κατεύθυνση – από το παρελθόν προς το μέλλον – θα μπορούσε να ρέει προς τα εμπρός ή προς τα πίσω λόγω διεργασιών που λαμβάνουν χώρα σε κβαντικό επίπεδο. Αυτή είναι η προκλητική ανακάλυψη που ανακοίνωσαν ερευνητές του Πανεπιστημίου του Σάρεϊ στο Ηνωμένο Βασίλειο.
Για αιώνες, οι επιστήμονες προβληματίζονταν σχετικά με την κατεύθυνση του χρόνου – την ιδέα ότι ο χρόνος ρέει μη αναστρέψιμα από το παρελθόν στο μέλλον. Αν και αυτό δείχνει προφανές στην πραγματικότητα που βιώνουμε, οι υποκείμενοι νόμοι της Φυσικής δεν ευνοούν εγγενώς μία μόνο κατεύθυνση. Είτε ο χρόνος κινείται προς τα εμπρός είτε προς τα πίσω, οι εξισώσεις παραμένουν οι ίδιες.
Ο αναπληρωτής καθηγητής Φυσικής και Μαθηματικής Βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Σάρεϊ, Δρ. Andrea Rocco, το εξηγεί χρησιμοποιώντας το ακόλουθο παράδειγμα: «Όταν κοιτάμε μια διαδικασία όπως το χυμένο γάλα που απλώνεται σε ένα τραπέζι, είναι σαφές ότι ο χρόνος κινείται προς τα εμπρός. Αν το παίζατε αυτό αντίστροφα, όπως σε μια ταινία, θα καταλαβαίνατε αμέσως ότι κάτι δεν πάει καλά – θα ήταν δύσκολο να πιστέψετε ότι το γάλα μπορεί απλά να μαζευτεί πίσω σε ένα ποτήρι. Ωστόσο, υπάρχουν διαδικασίες, όπως η κίνηση ενός εκκρεμούς, που φαίνονται εξίσου πιστευτές και αντίστροφα».
«Στο πιο θεμελιώδες επίπεδο, οι νόμοι της Φυσικής μοιάζουν με το εκκρεμές· δεν υπολογίζουν μη αντιστρεπτές διαδικασίες. Τα ευρήματά μας υποδηλώνουν ότι ενώ η κοινή μας εμπειρία μάς λέει ότι ο χρόνος κινείται μόνο προς μία κατεύθυνση, απλώς αγνοούμε ότι η αντίθετη κατεύθυνση θα ήταν εξίσου δυνατή», καταλήγει.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Scientific Reports, διερεύνησε τον τρόπο με τον οποίο ένα κβαντικό σύστημα αλληλεπιδρά με το περιβάλλον του, γνωστό ως «ανοικτό κβαντικό σύστημα». Οι ερευνητές διερεύνησαν γιατί αντιλαμβανόμαστε τον χρόνο ως κινούμενο προς μία κατεύθυνση και αν αυτή η αντίληψη προκύπτει από την ανοιχτή κβαντομηχανική.
Ο χρόνος μέσα σε ένα ανοικτό κβαντικό σύστημα
Για να απλοποιήσουν το πρόβλημα, έκαναν δύο βασικές υποθέσεις. Πρώτον, αντιμετώπισαν το τεράστιο περιβάλλον που περιβάλλει το σύστημα με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να επικεντρωθούν μόνο στο ίδιο το κβαντικό σύστημα. Δεύτερον, υπέθεσαν ότι το περιβάλλον – όπως και ολόκληρο το σύμπαν – είναι τόσο μεγάλο ώστε η ενέργεια και η πληροφορία διαχέονται σε αυτό, χωρίς να επιστρέφουν ποτέ. Αυτή η προσέγγιση τους επέτρεψε να εξετάσουν πώς ο χρόνος αναδύεται ως μονόδρομο φαινόμενο, παρόλο που, σε μικροσκοπικό επίπεδο, ο χρόνος θα μπορούσε θεωρητικά να κινείται και προς τις δύο κατευθύνσεις.
Ακόμη και μετά την εφαρμογή αυτών των υποθέσεων, το σύστημα συμπεριφερόταν με τον ίδιο τρόπο είτε ο χρόνος κινούνταν προς τα εμπρός είτε προς τα πίσω.
Αυτή η ανακάλυψη παρείχε μια μαθηματική βάση για την ιδέα ότι η συμμετρία αντιστροφής του χρόνου εξακολουθεί να ισχύει σε ανοικτά κβαντικά συστήματα – γεγονός που υποδηλώνει ότι η κατεύθυνση του χρόνου μπορεί να μην είναι τόσο σταθερό όσο το βιώνουμε.
Η μελέτη αυτή προσφέρει μια νέα προοπτική σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της Φυσικής. Η κατανόηση της πραγματικής φύσης του χρόνου θα μπορούσε να έχει βαθιές επιπτώσεις στην Κβαντομηχανική, την Κοσμολογία και όχι μόνο.
