Новая теория утверждает, что если молоко и кофе неожиданно разделятся, то подобное событие не оставит информационного следа. Фото пользователя Tim Boyd с сайта wikipedia.org

Физики объяснили направление движения времени

Итальянскому физику Лоренцо Макконе (Lorenzo Maccone) удалось объяснить направленность движения времени с точки зрения квантовой механики. Статья ученого появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводит издание Physical Review Focus.

Известно, что многие физические законы обладают инвариантностью относительно замены времени t на -t (так называемая T-симметрия). Однако, как видно из наблюдений, у времени имеется выделенное направление, то есть события следуют одно за другим и существует понятие причины и следствия. Например, в термодинамике система стремится занять состояние с максимальной энтропией (мера необратимого рассеивания энергии). Поэтому состояния меняются в сторону роста энтропии.

В рамках новой работы Макконе применяет квантовый подход, аналогичный термодинамическому, для объяснения направления времени во Вселенной в целом. Для этого он использует понятие так называемой информационной энтропии, которая является мерой хаотичности информации.

Чтобы пояснить суть своей теории, Макконе предлагает следующую схему. Представим, что имеется получатель информации Алиса. Она получает атом от своего друга Боба и измеряет в лаборатории, скажем, спин полученного атома. При этом состояние суперпозиции двух значений спина разрушается, и Алиса получает некоторую информацию. Боб, однако, ничего не знает о результате измерения - с его точки зрения состояние лаборатории Алисы и атома оказываются связаны. При этом с точки зрения Боба энтропия системы не меняется, а вот с точки зрения Алисы - она растет.

Теперь Боб может взять и распутать состояние атома и Алисы. Однако для этого ему необходимо уничтожить всю информацию о проведенных Алисой измерениях, чтобы "вернуть" атому неясное состояние суперпозиции. В результате для Боба энтропия снова не изменится, но для Алисы она уменьшится. Однако, у Алисы не будет никаких воспоминаний о произошедшем событии - ведь таково было основное условие распутывания состояний атома и лаборатории.

По словам Макконе, похожая ситуация складывается, когда в качестве основной системы (Алисы) выступает вся Вселенная. События, уменьшающие энтропию вполне могут происходить, однако они не оставляют о себе информации и, следовательно, не отличимы от событий, которые никогда не происходили. Таким образом, заключает Макконе, направление движения времени есть направление увеличения информационной энтропии.

Новая работа была достаточно положительно воспринята учеными. Многие не согласны со всеми выводами Макконе, однако называют подход автора к проблеме "новаторским".

Ссылки по теме
- A Quantum Arrow of Time - Physical Review Focus, 17.08.2009
- Ученые обманули хаос с помощью "бус" – Lenta.ru, 03.08.2009
- Ученые нашли ряд необъяснимых совпадений в соотношениях физических постоянных – Lenta.ru, 20.02.2008
- Мыльные пузыри заменят физикам черные дыры – Lenta.ru, 11.05.2006

Сайты по теме
- Статья про Т-симметрию в Википедии