Все мы - пленники настоящего. Ускорить своё перемещение в пространстве мы можем, например, воспользовавшись автомобилем, самолётом и даже ракетой. Во времени же мы всегда находимся в настоящем: мы не можем вернуться в прошлое и не можем путешествовать в будущее. Теория относительности говорит нам о том, что время может замедляться вблизи массивных объектов вроде чёрных дыр или во время движения на околосветовых скоростях. Но даже если мы отправимся в большое космическое путешествие с околосветовой скоростью, для нас время будет идти в своей системе отсчёта, отличной от земной: да, на Земле пройдут десятки лет, а для нас этот полёт займёт несколько часов, но это не означает, что мы будем двигаться, как в замедленной съёмке, - настоящее для нас будет идти так же, как и всегда. Однако мы знаем, что странный и загадочный квантовый мир довольно сильно отличается от нашего привычного...
В привычном нам мире наука не знает способов путешествий в прошлое или будущее. Многие учёные и философы утверждают, что это попросту невозможно, так как нарушится причинно-следственная связь и второй закон термодинамики, говорящий о том, что мера беспорядка (энтропия) с течением времени возрастает. Любая замкнутая система постепенно приходит в негодность - это видно даже на простых примерах: вещи изнашиваются, живой организм стареет, даже скалы - и те имеют свойство разрушаться. Парадоксально будет выглядеть то, как, например, пожилой человек вернётся назад лет на 30 и вновь увидит себя молодым - это лишь фантазии, противоречащие всем законам природы.
Все дело в том, что существует единая стрела времени, состоящая, в свою очередь, из трёх:
1. Психологическая (мы чувствуем ход времени, чувствуем, как оно невыносимо долго тянется, если мы стоим в мороз на остановке, или как оно незаметно пролетает в компании друзей):
2. Термодинамическая (энтропия с течением времени возрастает, и, как ни старайся что-то уберечь, можно что-то сохранить на более долгий срок, но не навсегда);
3. Космологическая (Вселенная расширяется с течением времени, и она не будет сжиматься обратно по воле кого-то из нас, даже если мы захотим действовать из самых благих побуждений и задумаем вернуться в прошлое, чтобы спасти кому-то жизнь).
Всё кажется стройным и логичным, но не для квантового мира.
Команда физиков из университетов Бристоля (город в Англии, а не магазин), Вены, Балеарских островов и Института квантовой оптики и квантовой информации (IQOQI-Vienna) показала, как квантовые системы могут одновременно развиваться по двум противоположным направлениям времени — как вперед в будущее, так и назад в прошлое. Работа опубликована в последнем номере журнала Communications Physics.
Стоит признаться, что в классическом понимании у нас нет чёткого объяснения тому, что такое время, существует ли оно вообще, и как оно движется. Самое понятное определение времени - это единица измерения длительности периодов, за которые происходят те или иные события. Подобно тому, как скорость, например, мы измеряем в м/с или в км/ч, время мы измеряем в секундах, минутах, часах, днях, годах и т. д.
В физике понятие времени описывается с помощью энтропии, степени беспорядка в системе. Рост энтропии — необходимое условие любого движения, на основе которой и строится единая стрела времени. Всё во Вселенной движется, начиная от простого атома и заканчивая галактиками, поскольку всё имеет энергию. Почему мы строим всю стрелу на энтропии? Возьмём опять простые примеры: психологически мы чувствуем, как мы стареем, а, наблюдая за Вселенной, мы видим её расширение, когда оцениваем расстояние до отдаляющихся от нас галактик.
Учёные перенесли эту идею на квантовую область. Одна из особенностей квантовой механики — принцип квантовой суперпозиции, согласно которому, если возможны два состояния квантовой системы, то она может находиться в них одновременно.
Если распространить эту идею на привычный ход времени, то получится, что квантовые системы, развивающиеся в том или ином временном направлении, могут идти и в обратную сторону.
Доктор Гонсало Мансано из Университета Балеарских островов заявил, что в работе они количественно оценили энтропию, которую создает система, развивающаяся в квантовой суперпозиции:
"Мы обнаружили, что чаще всего это приводит к проецированию системы на чётко определённое направление времени, которое соответствует наиболее вероятному процессу из двух. И всё же, когда действие произвело небольшое количество энтропии, тогда можно физически наблюдать последствия того, что система развивалась одновременно в прямом и обратном временных направлениях".
