Разбитая чашка — приговор Вселенной: физика объяснила, почему прошлое не вернуть
Вопрос о том, можно ли повернуть время вспять, десятилетиями будоражил не только фантастов, но и физиков. Несмотря на симметрию фундаментальных уравнений, реальность упрямо движется в одном направлении. Китайские учёные предложили новое объяснение, показывающее, что обратный ход времени невозможен даже на уровне теории. Их выводы опираются на квантовую механику и затрагивают саму природу необратимости. Об этом сообщает телеканал "Наука".
Старая загадка в новом контексте
Почему разбитая чашка не собирается сама собой, а варёное яйцо нельзя вернуть в исходное состояние? В конце XIX века Людвиг Больцман связал направление времени с ростом энтропии — стремлением систем переходить от порядка к беспорядку. Однако эта идея оставляла нерешённым парадокс: базовые уравнения физики, от классической механики до уравнения Шрёдингера, допускают обращение времени без логических противоречий.
Долгое время объяснение искали во взаимодействии систем с окружающей средой. Считалось, что необратимость возникает из-за декогеренции — разрушения квантовых состояний при контакте с внешним миром. Похожие попытки связать хаос и строгие законы предпринимались и в других областях физики, где даже процессы разрушения подчиняются статистике, как показал закон фрагментации материалов.
Взгляд внутрь квантовой системы
Физик Цай Цинъюй и его коллеги из Хайнаньского университета предложили иной подход. Они рассмотрели идеально замкнутую квантовую систему, в которую ничто не входит и из которой ничто не выходит. Исследователи показали, что даже в таком "изолированном" мире стрела времени возникает сама собой.
Ключевую роль играют квантовые корреляции — связи между частицами, возникающие при их взаимодействии. Как только такие связи формируются, разорвать их полностью уже невозможно. Это означает, что система необратимо меняется, а время получает строго заданное направление.
Теорема, запрещающая путь назад
Авторы изложили свои выводы в журнале Annals of Physics. Они ввели количественную меру информации, которой обмениваются части замкнутой системы, и проследили её эволюцию во времени. Центральным результатом стала математическая "теорема о запрете", доказывающая отсутствие универсального механизма, способного стереть уже возникшие корреляции.
"Работа закладывает прочный теоретический фундамент для интерпретации закона возрастания энтропии и стрелы времени на уровне квантовой механики…", — оценил член Китайской академии наук, физик-теоретик Сунь Чанпу.
Почему это важно для всей физики
По сути, рост корреляций в квантовом мире играет ту же роль, что и рост энтропии в классической физике. Эти связи накапливаются неизбежно и необратимо, что и делает путешествия в прошлое невозможными даже в идеализированных моделях. Подобный пересмотр фундаментальных ограничений уже менял представления учёных о природе Вселенной — например, когда физики предложили новые способы поиска частиц, лежащих за пределами стандартной картины, включая земные методы изучения тёмной материи.
При этом авторы подчёркивают, что работа носит теоретический характер. В реальности абсолютно изолированных систем не существует, и дальнейшие исследования должны показать, как этот механизм проявляется в более сложных и "шумных" условиях реального мира.
