Aika saattaa virrata taaksepäin ympärillämme emmekä edes tiedä siitä – uusi tutkimus ehdottaa
|
27.04.2025
|
|
Kvanttitasolla menneisyys ja tulevaisuus ovat erottamattomia. Tällä voi olla syvällisiä vaikutuksia näkyvään maailmaan.
Kirjoittanut Elana Spivack | Julkaistu: 14.4.2025 klo 17:51
Ajan kulku on kiistaton. Sen virtaus merkitsee elämämme edistymistä ja liikkuu selkeästi yhteen suuntaan. Luonteeltaan se on epäsymmetrinen. Näin koemme ajan liikkuvan kuin nuoli eteenpäin ilman mahdollisuutta palata takaisin. Mutta se, että aika on väistämätön, ei tarkoita, että ymmärtäisimme sen täysin.
Fyysikot esimerkiksi pohtivat edelleen, miksi – tai ehkä, liikkuuko – ajan nuoli vain yhteen suuntaan. Klassisen fysiikan mukaan yhtälöt toimivat riippumatta ajan suunnasta; niillä ei ole mieltymyksiä tulevaisuuteen tai menneisyyteen. Yksi tapa ymmärtää tätä suunnattomuuden matemaattista piittaamattomuutta on katsoa heilurin liikettä videolla – olipa video eteen- tai taaksepäin, liike näyttää samalta, eikä ajan suunta ole havaittavissa. Kuitenkin kokemus maailmassa osoittaa, että aika liikkuu yhteen suuntaan. Siksi tutkijat jatkavat selvittämistä, miksi aika käyttäytyy epäsymmetrisesti.
Yli kahden vuoden ajan joukko fyysikkoja Englannissa tutki tätä kysymystä teoreettisesti ja pyrki matemaattisesti johdattamaan ajan nuolen auki avoimissa kvanttijärjestelmissä. Heidän tammikuussa julkaisemansa tutkimus Scientific Reports -lehdessä osoittaa, että tällaisissa järjestelmissä esiintyy kaksi ajan nuolta, jotka liikkuvat vastakkaisiin suuntiin. Tämä löytö voisi saada tutkijat harkitsemaan uudelleen, miten ajan nuoli vaikuttaa termodynamiikkaan, kvanttimekaniikkaan ja jopa maailmankaikkeuden syntyyn.
Ymmärtääkseen ajan toimintaa subatomisella tasolla, tiimi keskittyi avoimeen kvanttijärjestelmään, joka on vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa, toisin kuin suljettu järjestelmä, joka on täysin eristetty ulkoisilta vaikutuksilta. Eristetty järjestelmä säilyy muuttumattomana, sillä mikään ei pääse vaikuttamaan siihen – se on suojassa ajan kulumiselta. Avoin järjestelmä sen sijaan muuttuu ajan myötä vuorovaikutuksen seurauksena.
Kvanttimekaniikan subatomisella tasolla emme aina näe selkeitä muutoksia, jotka osoittaisivat ajan kulkua. Tiimin mallissa avoimet järjestelmät olivat edullisia, koska ne mahdollistavat muutoksen ajan myötä – esimerkiksi energian hajaantumisen ympäristöön, ilmiön, jota kutsutaan entropiaksi. Tämä on tärkeää, sillä entropian kasvu toimii ajan kulun mittarina: kun energiaa häviää ympäristöön, voimme päätellä ajan suunnan. Tämä prosessi on myös peruuttamaton: jos kaadat maidon pöydälle, se ei palaa takaisin lasiin.
Tutkimuksen päätutkija, tohtori Andrea Rocco Surrey-yliopistosta selittää, että mikroskooppisella tasolla meidän on tukeuduttava välillisiin mittareihin, kuten entropiaan, koska suoraa ajan kulun havaitsemista ei ole.
Tiimi odotti löytävänsä yhtälöistään vain yhden ajan nuolen, mutta sen sijaan he havaitsivat, että avoimessa kvanttijärjestelmässä syntyi "lievästi muokattuja yhtälöitä", jotka paljastivat kaksi ajan nuolta spontaanisti.
Merkittävästi he huomasivat, että entropian kasvu, joka on kuvattu termodynamiikan toisessa laissa, säilyi molempiin suuntiin: molemmat nuolen suunnat johtivat järjestelmän kohti suurempaa epäjärjestystä. Kun ajan nuoli lähtee liikkeelle, sitä ei voi enää peruuttaa – maito ei palaa lasiin, mutta se voi valua ulos lasista joko tulevaisuuteen tai menneisyyteen suuntautuen.
Tämä "kaksoisentropia" osoittaa, että avoimissa kvanttijärjestelmissä ajan suunta on symmetrinen: kummassakin suunnassa entropia kasvaa. Fysiikka kertoo, että molemmat suunnat olisivat yhtä mahdollisia, mutta kun suunta on valittu, liike jatkuu siinä suunnassa.
On tärkeää huomata, että tutkimus ei liity aikamatkustukseen. "Tällä ei ole mitään tekemistä aikakoneiden kanssa," Rocco korostaa. Malli vain osoittaa, että kaksi aikasuuntaa ovat matemaattisesti mahdollisia, mutta valinnan jälkeen nuoli on lukittu.
Tulokset saattavat haastaa käsityksiämme ajan nuolesta termodynamiikassa, kosmologiassa ja kvanttimekaniikassa. Rocco mainitsee esimerkiksi spekulaatiot siitä, voisiko alkuräjähdyksen aikaan syntyneet kaksi universumia liikkua eri aikasuuntiin. Vaikka heidän mallinsa ei todista tätä, se tarjoaa uuden viitekehyksen ajan ymmärtämiseen maailmankaikkeudessa.
Rocco myöntää, ettei tiedä vielä mahdollisia teknologisia sovelluksia, mutta hän on kiinnostunut siitä, mikä määrää, kumpaan suuntaan ajan nuoli lähtee. Hän vertaa sitä kaupunkiliikenteeseen: "Näet tiet, mutta et vielä tiedä, mihin suuntaan liikenne lähtee."
Tutkimus siis avaa uudenlaisen käsityksen ajasta – samalla selkeyttäen ja monimutkaistaen sitä.
- Lähde: https://www.popularmechanics.com/science/a64479213/quantum-arrow-of-time/.
|
:
">Contact Us.
|
Tagit
www popularmechanics com (2),
tulevaisuuteen tai menneisyyteen (2),
science a64479213 quantum (2),
quantum arrow of (2),
popularmechanics com science (2),
kaksi ajan nuolta (2),
com science a64479213 (2),
arrow of time (2),
ajan nuoli lähtee (2),
a64479213 quantum arrow (2),
ajan nuoli (4),
yhteen suuntaan (3),
joka on (3),
www popularmechanics (2),
tulevaisuuteen tai (2),
tai menneisyyteen (2),
suunta on (2),
subatomisella tasolla (2),
sen sijaan (2),
science a64479213 (2),
ajan (23),
että (11),
nuoli (6),
mutta (6),
suuntaan (5),
tai (4),
osoittaa (4),
ole (4),
kaksi (4),
Tämä (4),
|
|
