Kolosszális felfedezést tettek fizikusok: az idő hátrafele is haladhat

Az angliai Surrey Egyetem fizikusai meglepő felfedezést tettek: a kvantumrendszerek szintjén az idő nem feltétlenül csak egy irányba, azaz a múltból a jövő felé haladhat, hanem hátrafelé is. Dr. Thomas Guff, Dr. Chintalpati Umashankar Shastry és Dr. Andrea Rocco tanulmánya szerint (Emergence of opposing arrows of time in open quantum systems | Scientific Reports) a kvantumrendszerek előre és hátra is fejlődhetnek az időben. A kutatók a kvantumrendszerek időszimmetriájának vizsgálata és matematikai modellek elemzése során új megközelítést alkalmazva arra a következtetésre jutottak, hogy kvantumszinten az idő nemcsak előre, hanem visszafelé is haladhat. A felfedezés alapvetően megváltoztathatja az időről alkotott hagyományos elképzeléseinket és új irányokat nyithat a fizika és a kozmológia kutatásában.

Időszimmetria

A fizikusok szerint a kvantumrendszerekben nem egyetlen időnyíl van, hanem két ellentétes irányú nyíl, amelyek egy központi ponttól távolodnak. Dr. Andrea Rocco, a tanulmány társszerzője ezt az asztalon kiömlő tejjel valamint az inga mozgásával szemléltette. Amikor a tej kiömlik az asztalon és szétfolyik, az az idő előrehaladtát jelzi. Ha elképzelnénk, hogy a szétfolyt tejet visszafelé játszva látjuk összegyűlni a pohárban, az valószerűtlennek tűnne. Ez azért van, mert a mindennapi tapasztalatunk szerint az események időben előre haladnak és a rendezetlenség (entrópia) növekszik. Az inga mozgása ezzel szemben szimmetrikus az időben. Az inga előre, hátra leng, és ha a mozgását visszafelé játszanánk le, az ugyanolyan hihetőnek tűnne, mint az előremozgás. Ez azért van, mert az inga mozgása idő-szimmetrikus, amely a kvantumrendszerek alapvető tulajdonsága lehet. Az új kutatás szerint a kvantumrendszerek működése az inga mozgásához hasonlíthat, vagyis előre és hátra is haladhat az időben. Azaz, egy kvantumrendszer nem csak rendezetlenebbé válhat, hanem vissza is rendeződhet egy korábbi állapotba.

A felfedezés messzemenő következményekkel járhat, beleértve a termodinamika második főtételének újraértelmezését, amely kimondja, hogy egy izolált rendszer entrópiája mindig növekszik, azaz a rendszer egyre rendezetlenebbé válik az idő előrehaladtával. Ez az elv az idő egyirányú áramlását jelzi, mivel a rendezetlenség növekedése azt mutatja, hogy az idő előre halad. Az entrópia növekedése visszafordíthatatlan folyamatokat eredményez, mint például egy pohár eltörése vagy a tej kiömlése. Az új felfedezés szerint a kvantumrendszerek működése eltérhet ettől a hagyományos nézettől: a kvantumrendszerek előre és hátra is fejlődhetnek az időben, ami azt jelenti, hogy az entrópia nem csak növekedhet, hanem csökkenhet is, attól függően, hogy a rendszer melyik irányba mozog az időben.

Alternatív univerzum

Ez alapjaiban változtathatja meg azt, ahogyan az entrópiát és az időt eddig értelmeztük. Ha az entrópia csökkenése is lehetséges a kvantumrendszerekben, akkor az idő irányának egyirányúsága megkérdőjelezhető. Az idő nem feltétlenül csak egy irányba halad, és a rendezettség növekedése is lehet az idő előrehaladtának jele. Az idő előre és hátra is haladhat, és a fizikai törvények ugyanúgy érvényesek mindkét irányban. A kutatók megvizsgálták azt is, hogy ez a felfedezés milyen hatással lehet az univerzum keletkezésére. Az idő két ellentétes nyilának elve alapján arra következtettek, hogy az ősrobbanás során két ellentétes időnyíl keletkezett. Ez azt jelenti, hogy az univerzumban két időirány is létezhet, amelyek egymástól függetlenül haladhatnak előre és hátra az időben.

Az ősrobbanás, amely az univerzum kezdetét jelöli, hagyományosan az idő egyirányú nyilának kezdetét jelentette. Az új felfedezés szerint azonban az ősrobbanás egy másik, ellentétes időnyilat is eredményezhetett, ami azt jelenti, hogy az univerzumnak nem csak egy iránya lehet az időben, hanem két irányba is terjedhet, tehát létezhet egy másik univerzum, amely a miénkkel ellentétes időirányban fut. Ez a másik univerzum tükrözheti a miénket, de az időirány ellentétes. Míg a mi univerzumunkban az entrópia folyamatosan növekszik, az alternatív univerzumban az entrópia csökken, azaz az idő visszafelé halad. Az idő két nyila azt jelenti, hogy míg a mi univerzumunkban az idő előre halad és a dolgok egyre rendezetlenebbé válnak, az alternatív univerzumban az idő visszafelé halad és a dolgok egyre rendezettebbé válnak.

Vissza Krisztus születéséig?

Hogyan képzeljük el ezt az alternatív univerzumot? Ha ott visszafelé halad az idő, akkor ott az emberiség a modern kortól halad vissza Krisztus születéséig? Az alternatív univerzumban az események és a történelem nem feltétlenül tükrözi pontosan a miénket. Nem Krisztus születése felé haladnak, hanem egy teljesen más időskálán léteznek, ahol az idő iránya fordított a miénkhez képest. Az ottani történelem eseményei és folyamatai függetlenek a mi világunk eseményeitől. Míg a mi univerzumunkban az idő múlásával a rendezetlenség növekszik, az alternatív univerzumban az idő múlásával a rendezettség nő. Ez nem azt jelenti, hogy az események pontosan úgy zajlanak, mint a mi világunkban, csak visszafelé, hanem hogy a rendezettség iránya fordított. Az ott élők számára az idő előre halad, de a fizikai folyamatok rendezettségi iránya fordított. Ők ezt természetesnek érzékelik, és nem tudják, hogy számunkra ez fordítottnak tűnik. Fontos megjegyeznünk, hogy az ősrobbanás során keletkezett két ellentétes időnyíl koncepciója jelenleg hipotézis. A kutatók által felvetett elmélet egy lehetséges magyarázatot kínál az idő természetének és az univerzum keletkezésének jobb megértésére, de még további kutatások és kísérletek szükségesek ahhoz, hogy megerősítsék vagy cáfolják ezt a hipotézist.

Az új kutatás közelebb vihet a fizika egyik legnagyobb rejtélyének megoldásához. Vajon az idő alapvető és állandó tulajdonsága-e az univerzumnak, azaz egy meghatározó dimenziója vagy inkább egy olyan jellemző, amely a rendszerek és kölcsönhatások bonyolultságából ered? Az új elmélet szerint az idő természete sokkal bonyolultabb lehet, mint valaha is gondoltuk: az idő iránya nem egy állandó és változatlan tulajdonság, hanem egy emergens jellemző, amely a rendszerek bonyolultságából és kölcsönhatásaiból ered. Ez azt jelenti, hogy az idő iránya relatív és a rendszer állapotától függhet. Különböző rendszerek különböző időirányokat tapasztalhatnak meg, attól függően, hogy milyen folyamatok zajlanak bennük. Ez a felismerés új perspektívákat nyújt az idő megértéséhez és alapjaiban változtathatja meg a fizika, a kozmológia és a filozófia területét.