Fizycy od dawna próbują zrozumieć naturę czasu i jego jednokierunkowy bieg. Dlaczego możemy pamiętać przeszłość, ale nie przyszłość? Dlaczego czas wydaje się płynąć tylko w jedną stronę? W najnowszym badaniu naukowcy z Uniwersytetu Surrey – Thomas Guff, Chintalpati Umashankar Shastry i Andrea Rocco – podjęli próbę znalezienia źródła asymetrii czasu w mechanice kwantowej. Wyniki okazały się zaskakujące: na poziomie kwantowym czas może płynąć zarówno do przodu, jak i do tyłu, co sugeruje, że nasza percepcja przeszłości i przyszłości może być jedynie złudzeniem.

Zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej większość fundamentalnych równań opisujących ruch cząstek jest symetryczna w czasie. Oznacza to, że nie wskazują one preferowanego kierunku – zarówno ruch „do przodu”, jak i „do tyłu” w czasie jest równie prawdopodobny. Aby sprawdzić, czy istnieje mechanizm wymuszający jednokierunkowy przepływ czasu, badacze zastosowali model Markowa opisujący ruch cząstek w nagrzanym otwartym pojemniku.

Dzięki tej metodzie fizycy mogli analizować zmiany stanów kwantowych cząstek bez wpływu wcześniejszych stanów – każda zmiana była wynikiem jedynie bezpośrednio poprzedniego stanu. W teorii mogłoby to ujawnić „mechanizm zapadkowy”, który zapobiega cofaniu się systemu do wcześniejszych stanów, wskazując na istnienie preferowanego kierunku czasu.

Jednak analiza nie wykazała żadnej takiej asymetrii. Oznacza to, że na poziomie kwantowym nie istnieje żaden wewnętrzny mechanizm wymuszający płynięcie czasu w jednym kierunku. Jak podkreślają autorzy badania, nasze codzienne doświadczenie niezgodne z tym wynikiem może wynikać z makroskopowych praw termodynamiki, takich jak wzrost entropii.

To odkrycie wpisuje się w szersze dyskusje na temat natury czasu. Dotychczasowe hipotezy sugerowały, że asymetria czasu mogłaby wynikać z rozszerzania się Wszechświata lub z coraz większego splątania cząstek kwantowych ze środowiskiem. Brak preferowanego kierunku w równaniach mechaniki kwantowej sugeruje, że rzeczywistość mogłaby wyglądać inaczej, gdybyśmy postrzegali czas w obu kierunkach.

Badacze podkreślają, że ich odkrycie nie jest sprzeczne z drugą zasadą termodynamiki, która zakłada, że na dużą skalę entropia zawsze wzrasta. Jednak możliwość, że czas na poziomie kwantowym nie posiada ustalonego kierunku, może prowadzić do rewolucji w naszym rozumieniu fundamentalnych praw fizyki. Być może po drugiej stronie Wielkiego Wybuchu istniała „przeciwna” strzałka czasu, w której rzeczywistość rozwijała się w odwrotnym kierunku, a przyszłość była tak samo realna, jak przeszłość.

Źródło: Science Alert