I vår levda verklighet uppfattar vi tiden som en linjär progression som rör sig i en riktning. Medan idag ger vika för imorgon och dagen efter och så vidare i den verkliga världen, visar nya rön att tiden kan flyta i motsatta riktningar i kvantriket. Science fiction att resa tillbaka i tiden är åtminstone på kvantnivå verklig.
En studie utförd av forskare från School of Mathematics and Physics, University of Surrey i Storbritannien utforskade tidens beteende för ett kvantsystem med hjälp av en uppsättning ekvationer. Till sin förvåning stötte de på motsatta tidspilar. Dessa pilar är teoretiska bevis på tidens ovanliga flöde på kvantnivå.
”Våra resultat tyder på att även om vår gemensamma erfarenhet säger oss att tiden bara går åt ett håll, är vi bara omedvetna om att den motsatta riktningen skulle ha varit lika möjlig”, säger Andrea Rocco, en av författarna till studien och docent vid University of Surrey.
Tidsflöde på kvantnivå
Studieförfattarna gjorde två antaganden för att förstå det enkelriktade tidsflödet i ett kvantsystem. Deras första antagande var att miljön som omger ett kvantsystem är enorm och komplex, så för att fokusera på systemet bör de hoppa över detaljerna i dess miljö.
Nästa antagande var relaterat till flödet av energi och information. De antog att precis som i den makroskopiska världen när energi eller viss information lämnar systemet, så kommer den aldrig tillbaka.
Med hjälp av dessa antaganden använde teamet matematiska modeller för att beskriva utvecklingen av kvantsystemets tillstånd över tid. De tittade specifikt på hur systemets ekvationer betedde sig när man övervägde att tiden skulle röra sig framåt kontra bakåt.
Överraskande nog, trots kvantsystemets öppenhet och de antaganden som gjordes, förblev ekvationerna oförändrade oavsett om tiden rörde sig bakåt eller framåt. Detta innebär att de grundläggande lagarna som styr systemet följde tidsomvänd symmetri.
”I vår härledning erhålls två motsatta tidspilar. Vi demonstrerar detta genom att analysera flera exempel på minskad markovisk dynamik till följd av mikroskopiska modeller för öppna kvantsystem, som initialt har en symmetri mellan tid och omkastning.
”Denna upptäckt gav en matematisk grund för idén att symmetrin mellan tid och omvändning fortfarande gäller i öppna kvantsystem – vilket tyder på att tidens pil kanske inte är så fixerad som vi upplever den”, tillade de.
En plötslig paus i tiden
Förutom de motsatta pilarna lade forskarna märke till ett annat intressant element i sina ekvationer.
I allmänhet innebär de flesta fysikaliska ekvationer mjuka, kontinuerliga förändringar. Men deras matematiska modeller belyste närvaron av en tidsdiskontinuerlig faktor – en plötslig förändring eller paus i hur tiden representeras i systemet.
”Vi hittade också en liten men viktig detalj som vanligtvis förbises – en tidsdiskontinuerlig faktor uppstod som håller tidssymmetriegenskapen intakt”, säger Thomas Guff, huvudförfattare till studien och forskare vid University of Surrey.
”Det är ovanligt att se en sådan matematisk mekanism i en fysikekvation eftersom den inte är kontinuerlig, och det var mycket förvånande att se den dyka upp så naturligt”, tillade han.
Dessa resultat avslöjar att förhållandet mellan tid och fysik inte alltid är konsekvent, det kan förändras abrupt när vi tar en djupdykning i kvantvärlden. Därför krävs ytterligare forskning för att förbättra vår förståelse av tid.
Studien har publicerats i tidskriften Scientific Reports.
LÄMNA KOMMENTAR