Время исторически считалось важным компонентом физики, настолько укоренившимся в нашем представлении о реальности, что многие считали, что оно не нуждается в явном определении. Однако эта точка зрения начала меняться в 20 веке с развитием квантовой физики и теорий общей и специальной теории относительности, которые по времени представляли противоречивые взгляды. В общей теории относительности время встроено в ткань Вселенной и может искажаться под действием гравитации. С другой стороны, квантовая теория рассматривает время как фиксированный параметр, который не меняется, как другие свойства квантовых объектов, и требует, чтобы его течение измерялось внешними часами.
Эти расхождения побудили многих физиков искать единую концепцию времени, которая была бы последовательной как на квантовом, так и на макроскопическом масштабе.
Алессандро Коппо и его команда из Национального исследовательского совета Италии исследовали этот вопрос в поисках единого понятия времени, которое разрешило бы эти различия.
Подход Коппо и его команды.
Чтобы ответить на этот вопрос, Коппо и его коллеги обратились к многообещающей, хотя и странной, идее 1980-х годов. Теория предполагает, что восприятие изменения объекта с течением времени является следствием его запутанности с квантовыми часами. В своей математической модели исследователи представили эти часы как систему небольших теоретических магнитов, переплетенных с квантовым осциллятором, квантовой версией пружины.
Они выбрали эти модели из-за их четкого математического понимания, которое позволило провести надежную теоретическую проверку и открыло возможность будущих экспериментов.
Результаты математической модели.
Команда Коппо обнаружила, что их систему можно описать модифицированной версией знаменитого уравнения Шредингера, используемого для предсказания поведения квантовых частиц. Принципиальное отличие их модели заключается в том, что вместо традиционной переменной времени в новом уравнении используется переменная, которая перечисляет квантовые состояния магнитов. Повторив расчеты в предположении, что магниты и осциллятор были достаточно большими, чтобы квантовые эффекты не изменили их поведение, они обнаружили, что время может быть следствием запутанности даже для объектов, которые кажутся классическими, а не квантовыми. Их уравнения соответствовали тем, которые физики использовали для предсказания поведения классических объектов с 19 века.
Несмотря на это, переменная, которая отмечала каждую стадию поведения осциллятора, была побочным продуктом квантовой запутанности.
Короче говоря, тот факт, что они нашли переменную, совпадающую с обычным временем, предполагает, что единственный способ думать о времени — это как о возникающем из квантового состояния. Последствия и следующие шаги Коппо и его команда разделяют точку зрения, что время существует только благодаря квантовой запутанности. Это может означать, что если мы воспринимаем течение времени, то это происходит потому, что в физический мир встроена некоторая степень запутанности.
Наблюдатель в незапутанной Вселенной – какой, по мнению некоторых, была наша вначале – не увидел бы никаких изменений; все было бы статично. Самый большой вопрос сейчас заключается в том, сможем ли мы проверить эти идеи.
Влатко Ведрал из Оксфордского университета видит многообещающую идею о том, что время возникает в результате квантовой запутанности, но отмечает, что необходимо больше деталей, чтобы полностью понять, что такое время и как исследовать его экспериментально.
«В частности, этот эксперимент предполагает, что две запутанные системы не взаимодействуют, что не всегда реалистично. Понимание того, как ведет себя время возникающей запутанности при взаимодействии систем, может иметь решающее значение для формулирования проверяемых теорий квантовой гравитации».
