Vrijeme se kreće samo u jednom smjeru, prema naprijed – ili?
Fizičari ovu ideju nazivaju „strelica vremena“, a čini se da je ideja jednosmjernog vremena istinita za život i objekte na ljudskoj razini. No, na kvantnoj razini, čini se da stvari funkcioniraju drukčije, čak i čudnije.
Za fizičare, strelicu vremena diktira drugi zakon termodinamike, koji kaže da se entropija („nered“) povećava tijekom vremena. Prijenos topline je savršen primjer toga. Na prohladan dan, očekivali biste da će se vaša kava ohladiti ako je zrak oko nje hladniji. Toplina se raspršuje u prisutnosti nižih temperatura; ne koncentrira se.
Ali novi eksperiment pokazuje da, za razliku od topline koja se raspršuje iz vaše šalice kave na hladan dan, kvantne čestice mogu prenijeti toplinu od hladnih čestica prema toplijima, što je preokret drugog zakona. Ako se drugi zakon može obrnuti na taj način, onda je posve moguće da se i strelica vremena može preokrenuti.
>> Što nam govori drugi zakon termodinamike?
Teorijski fizičari već su predviđali da se to može dogoditi, ali sada imamo dokaz da je to uistinu moguće. Evo što je napisala Emily Conover za Science News:
„Novi rezultat, međutim, „pokazuje da strelica vremena nije apsolutni koncept, već relativan koncept“, rekao je suautor studije Eric Lutz, teorijski fizičar sa Sveučiliša Erlangen-Nürnberg u Njemačkoj. Različiti sustavi mogu imati strelice vremena koje upućuju u različitim smjerovima, rekao je Lutz. Dok se strelica očigledno preokrenula za dvije kvantne čestice koje su znanstvenici proučavali, primjerice, strelica je bila usmjerena u svom tipičnom smjeru za ostatak laboratorija.
Preokretanje strelice vremena bilo je moguće za kvantne čestice zato što su bile međusobno povezane – njihova svojstva su bila povezana na način koji nije moguć za veće objekte, veza koja je slična kvantnoj prepletenosti ali nije toliko jaka. Ova korelacija znači da čestice dijele neke informacije. U termodinamici, informacije imaju fizički značaj. „Postoji red u obliku korelacija“, rekao je fizičar David Jennings sa Sveučilišta Oxford koji nije sudjelovao u istraživanju. „Ovaj red je poput goriva“ koje se može trošiti kako bi toplina mogla teći u suprotnom smjeru.
U eksperimentu, znanstvenici su manipulirali molekulama kloroforma (napravljenima od atoma ugljika, vodika i klora) tako da je temperatura jezgre vodika bila veća od temperature jezgre ugljika. U kvantnom svijetu, temperatura se odnosi na vjerojatnost da se jezgra atoma nađe u određenom energetskom stanju. „Kada energetska stanja dviju jezgri nisu bila u korelaciji, toplina je tekla kao i obično, od vrućeg vodika do hladnog ugljika“, napisala je Conover. „Ali kada su dvije jezgre imale dovoljno snažne kvantne korelacije, toplina je tekla unatrag, zbog čega je vruća jezgra bila još vruća a hladna jezgra još hladnija.“
Glavna vrlina ovog eksperimenta je da ilustrira primjer sustava u kojemu strelica vremena nije onakva kakvu ju vidimo u većini drugih uvjeta. To ne znači da vrijeme može teći unatrag. Ali ono što su znanstvenici vidjeli da se događa između dviju čestica tijekom vremena bilo je suprotno onome što bismo ja ili vi očekivali u našim običnim životima. To je lijepa potvrda teorije koju su fizičari predložili godinama unatrag.
