Ученые: время это иллюзия

timeДля описания мира элементарных частиц и их взаимодействия ученые используют квантовую механику, а для изучения макросвета, где главную роль играют планеты, звезды и черные дыры, используют общую теорию относительности Эйнштейна.

Но природа каким-то образом объединила эти миры, а это означает, что должна существовать теория, которая в равной степени будет подходить для описания субатомного мира и мира больших тел во Вселенной.

До сих пор все попытки объединить теории математиками и физиками на протяжении последнего столетия, заканчиваются получением бессмысленных ответов. В 60-е годы ученые пытались описать гипотетическое квантовое поле с помощью уравнения Уилера-Де Витта (Wheeler–DeWitt equation), который должен был положить начало квантовой теории гравитации — первой модели, отражающего явления и взаимодействия макро и микросвета. Но для решения этого уравнения надо оставить само время.

«В таком случае вселенная должна эволюционировать. Мы видим, что она развивается, а это означает, что время присутствует и играет свою роль», — говорит Марко Дженовезе из Национального института метрологических исследований в Турине.

В 1983 году физики-теоретики Дон Пейдж и Уильям Уотерс догадались, что уравнение Уилера-Де Витта можно решить, если вспомнить явление квантовой запутанности. Это явление заключается в том, что квантово-механическое состояние двух или более гипотетических частиц, независимо от расстояния, которое их разделяет, оказываются взаимозависимыми и меняются в противоположное состояние. Смена состояния проходит мгновенно, а это значит, что любой импульс на то время не может перейти от одной частицы к другой.

Пейдж и Уотерс представил математическое решение своей необычной идеи — по этой гипотезе время оказывается в запутанном состоянии со всей Вселенной, поэтому для наблюдателя, который находится внутри этой Вселенной, кажется, что время идет. Но если представить себе наблюдателя за пределами Вселенной, то ему будет казаться что оно стоит.

После нескольких десятилетий Дженовезе и его коллеги вспомнили идею Пейджа и Уотерса, и решили доказать ее. Впервые ученые продемонстрировали описания эффекта в физической системе вселенной, состоящей из двух фотонов. Эта система может рассматриваться как маленькая модель, но ее функционирование уже является реальным доказательством гипотезы.

В рамках своего эксперимента, описание которого вы можете найти на сайте arXiv.org физики отправили пару запутанных фотонов по двум различным траекториям. Фотоны были поляризованные (вертикально-горизонтально). Происходила круговая поляризация, когда обе частицы прошли через кварцевую пластину и оказывались в массиве детекторов.

Трудно себе представить, но фотон (до появления наблюдателя) находятся в состоянии квантовой суперпозиции, то есть до измерения их состояния, они одновременно имеют вертикальную и горизонтальную поляризацию.

Хитрость состоит в том, что с ростом толщины кварцевой пластины фотонам нужно было все больше и больше времени для прохождения через нее, а это значит, что все больше и больше изменилась их поляризации. Толщина пластины влияет на вероятность того, что одна из частиц примет одну из полярностей.

Эксперимент рассматривался с разных позиций. В одном случае физики фотон способный переключаться между вертикальной и горизонтальной поляризацией. Из-за явления квантовой запутанности каждая попытка определить показания первого фотона ведет за собой изменения значение поляризации второго фотона.

Это означает, что наблюдатель, который смотрит на фотон во вселенной, будет напрямую вовлечен в процесс ее развития и повлияет на события, которые происходят в ней. В таком случае наблюдатель сможет также оценить важность поляризации противоположного фотона (не тот, который наблюдается), основываясь на квантовую вероятность.

Так как фотоны, проходящие через толстую кварцевую пластину подвергаются различным изменениям, повторное проведение эксперимента с использованием пластин с большей толщиной доказывают, что поляризация второго фотона со временем меняется. А это означает, что вселенная «фотона» меняется.

Затем на эксперимент взглянули с другой точки зрения. Во втором эксперименте экспериментатор был представлен в виде «супернаблюдателя», который существует за пределами вселенной «фотона» и измеряет квантовое состояние системы в целом. С этой точки зрения состояние обоих фотонов всегда одно и тоже, что дает иллюзию неизменной вселенной.

О результатах эксперимента, очень позитивно отозвался сам автор гипотезы — Дон Пейдж, который сейчас работает в университете Альберты. Но других физиков, которые не приняли участие в опросе, выразили сомнения по поводу доказательств иллюзии времени.

Уравнение Уилера-Де Витта не применяется многими учеными, так как любое объединение общей теории относительности и квантовой физики должны учитывать время, в противном случае какой-то важный аспект будет оставаться «вне времени», а это означает, что новая модель не может быть названа «теория всего».

Дженовезе и сам признает, что идея, предложенная Пейджем и Уотерсом, хотя и революционная но по-прежнему неполная. Уравнение Уилера-Де Витта, по его мнению, может служить отличным инструментом для работы над «теорией всего», но не имеет окончательного ответа на вопросы квантовой механики и теории относительности.

Физики считают, что для получения более подробной подсказки необходимо выйти за пределы лабораторий и малых моделей и обратиться к реальной вселенной.

Читайте новости!

Оцените новость:
- Пока оценок нет.


Нашли в тексте ошибку? Выделите её и нажмите Ctrl + Enter

Обсуждение закрыто

Другие новости

Передает издание Свободная Пресса. Меркель и Мэй обсудят в Берлине Brexit, двусторонние отношения и внешнюю политику

Передает издание AKKet. Клиенты «Сбербанка» и других банков потеряют все деньги из-за грядущего дефолта

Передает издание Коммерсантъ-Online. Нобелевской премии по литературе нашли альтернативу

Передает издание Юга.ру. Деятели культуры Швеции будут вручать альтернативную Нобелевскую премию по литературе

Передает издание Реальное время. В Швеции будут вручать премию по литературе, альтернативную Нобелевской

Передает издание RuNews24.ru. Китайцы хотят создать самую большую ракету в мире

Передает издание Известия. Небесную аномалию в Алабаме активно обсуждают в сети

Передает издание За рулем Кубань. В Гудвуде представят уникальный McLaren

Передает издание Известия. Ученые рассказали о происходящих во время наркоза процессах в организме

Передает издание ТАСС. Трамп надеется, что США никогда не придется воспользоваться своими вооруженными силами

Передает издание ИноСМИ. 20 дней в лагере перевоспитания для уйгуров (Berlingske)

Передает издание РИА Новости. Вот и поговорили. Британского министра обороны перебил его же смартфон

Передает издание #Буквы. Вместо Нобелевской: в Швеции решили вручить альтернативную премию по литературе

Передает издание Коммерсантъ-Online. США начали антикоррупционное расследование против Glencore

Передает издание Аргументы и Факты. Путин направил поздравление Трампу с Днем независимости США