Какво ще стане, ако времето не е толкова фиксирано, колкото си мислим? Представете си, че вместо да тече в една посока - от миналото към бъдещето - времето може да тече напред или назад поради процеси, протичащи на квантово ниво. Това е провокиращото мисълта откритие, направено от изследователи от Университета в Съри, тъй като ново проучване разкрива, че противоположни посоки на времето могат теоретично да се появят от определени квантови системи.

В продължение на векове учените са си задавали въпроса за посоката на времето - идеята, че времето тече необратимо от миналото към бъдещето. Макар че това изглежда очевидно в нашата реалност, основните закони на физиката по своята същност не предпочитат една-единствена посока. Независимо дали времето се движи напред или назад, уравненията остават едни и същи.

„Един от начините да обясним това е, че когато гледаме процес като разлято мляко, което се разстила по масата, е ясно, че времето се движи напред. Но ако го пуснете в обратна посока, като във филм, веднага ще разберете, че нещо не е наред - трудно бихте повярвали, че млякото може просто да се събере обратно в чашата“, заявява д-р Андреа Роко (Andrea Rocco), доцент по физика и математическа биология в Университета в Съри и водещ автор на изследването.

„Има обаче процеси, като движението на махалото, които изглеждат също толкова правдоподобно и в обратна посока. Загадката се състои в това, че на най-фундаментално ниво законите на физиката приличат на махалото; те не отчитат необратимите процеси."

„Нашите открития показват, че макар ежедневният ни опит да ни казва, че времето се движи само в една посока, просто не сме наясно, че обратната посока би била също толкова възможна."

В изследването, публикувано в Scientific Reports, е проучено как една квантова система - светът на субатомното - взаимодейства със своята среда, известна като „отворена квантова система“.

Изследователите проучват защо възприемаме времето като движещо се в една посока и дали тази представа произтича от отворената квантова механика.

За да опрости проблема, екипът прави две ключови предположения. Първо, те разглеждат обширната околна среда, заобикаляща системата, по такъв начин, че да могат да се съсредоточат само върху самата квантова система. Второ, те приемат, че средата - подобно на цялата Вселена - е толкова голяма, че енергията и информацията се разсейват в нея и никога не се връщат обратно.

Този подход им позволява да изследват как времето се появява като еднопосочно явление, въпреки че на микроскопично ниво времето теоретично може да се движи и в двете посоки.

Дори след прилагането на тези предположения системата се държи по един и същи начин, независимо дали времето се движи напред или назад. Това откритие осигури математическа основа за идеята, че обратната симетрия на времето все още е в сила в отворените квантови системи - предполагайки, че стрелата на времето може да не е толкова фиксирана, колкото я възприемаме.

Томас Гуф (Thomas Guff), постдокторант, който ръководи изчисленията, отбелязва: „Изненадващата част от този проект бе, че дори след като направихме стандартното опростяващо допускане към нашите уравнения, описващи отворените квантови системи, уравненията все още се държаха по един и същи начин, независимо дали системата се движеше напред или назад във времето.

„Когато внимателно прегледахме математиката, открихме, че това поведение трябва да е такова, защото ключова част от уравнението, „ядрото на паметта“, е симетрично във времето.

„Открихме и една малка, но важна подробност, която обикновено се пренебрегва - появи се фактор на прекъснатост във времето, който запазва непокътнато свойството на симетрия във времето. Необичайно е да се види такъв математически механизъм във физично уравнение, защото то не е непрекъснато, и беше много изненадващо да го видим да се появява толкова естествено."

Изследването предлага нов поглед върху една от най-големите загадки във физиката. Разбирането на истинската природа на времето може да има дълбоки последици за квантовата механика, космологията и други области.

Справка: Thomas Guff et al, Emergence of opposing arrows of time in open quantum systems, Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-87323-x

Източник: Physicists uncover evidence of two arrows of time emerging from the quantum realm, University of Surrey