Podstawowe prawa fizyki a doświadczenie czasu
Czas jest jak rzeka. Płynie w jednym, niezmiennym kierunku. Roztrzaskany kubek nie składa się z powrotem, a nasze wspomnienia dotyczą wyłącznie przeszłości. To najbardziej oczywiste doświadczenie, jakie znamy, lecz dla fizyków stanowi głęboką, nierozwiązaną od ponad stu lat zagadkę. Podstawowe prawa rządzące cząstkami elementarnymi wcale nie zakazują bowiem cofania się w czasie. Dlaczego zatem nasze makroskopowe doświadczenie jest tak jednoznaczne? To pytanie, znane jako problem strzałki czasu, doczekało się nowej, intrygującej propozycji rozwiązania od zespołu chińskich naukowców.
Paradoks na styku mikro i makroświata
W fizyce klasycznej i kwantowej równania są w dużej mierze symetryczne względem czasu. Oznacza to, że teoretycznie procesy, które obserwujemy, mogłyby przebiegać w odwrotnym kierunku, nie łamiąc fundamentalnych praw. W praktyce jednak nigdy nie widzimy, by rozlana kawa sama wróciła do kubka. Ta asymetria, zwana entropią, jest kluczem do zrozumienia, dlaczego czas ma kierunek. Entropia, czyli miara nieuporządkowania układu, w izolowanym systemie zawsze rośnie lub pozostaje stała – to druga zasada termodynamiki. To ona nadaje czasowi jego „strzałkę”.
Klasyczne wyjaśnienie opiera się na założeniu, że Wszechświat rozpoczął się w stanie niezwykle uporządkowanym (o niskiej entropii), a od tamtej pory nieustannie dąży do chaosu. Jednak samo to założenie pozostaje filozoficznym wyzwaniem.
Nowa propozycja: kwantowe splątanie i początek wszystkiego
Chińscy badacze, których praca wzbudza duże zainteresowanie w środowisku, sugerują, że źródła strzałki czasu należy szukać nie w statystycznych właściwościach gazu cząstek, ale w fundamentalnych zjawiskach kwantowych. Ich model wskazuje na kwantowe splątanie i specyficzne warunki początkowe Wielkiego Wybuchu jako na głównych „winowajców” jednokierunkowego upływu czasu.
Według tej koncepcji, w samym zarodku Wszechświata splątanie kwantowe pomiędzy różnymi jego częściami zostało ustawione w bardzo szczególny sposób. W miarę jak Wszechświat się rozszerzał i ochładzał, to pierwotne splątanie „rozplątywało się”, a informacja o nim rozpraszała. Ten nieodwracalny proces rozplątywania generował wzrost entropii, który obserwujemy jako upływ czasu.
Implikacje i dalsze badania
Jeśli ta teoria się potwierdzi, mogłaby zunifikować spojrzenie na czas w fizyce kwantowej i termodynamice. Otwiera także nowe pole do badań:
- Czy możliwe jest stworzenie układu, w którym ta kwantowa strzałka czasu chwilowo się cofa?
- Jak precyzyjnie warunki początkowe Wszechświata determinują nasze codzienne doświadczenie przyczynowości?
- Czy zjawisko to można zaobserwować w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych, na przykład przy użyciu zaawansowanych zegarów atomowych?
Praca chińskiego zespołu nie zamyka oczywiście dyskusji, ale stanowi świeże i śmiałe podejście do jednego z najstarszych problemów nauki. Pokazuje, że odpowiedź na pytanie „dlaczego czas płynie do przodu?” może kryć się nie w statystyce miliardów cząstek, ale w subtelnych, kwantowych relacjach, które istniały na samym początku wszystkiego. Dalsze badania, zwłaszcza w dziedzinie grawitacji kwantowej i kosmologii, będą kluczowe dla zweryfikowania tej fascynującej hipotezy.
Foto: www.unsplash.com
Leave a Reply