Природата на времето остава една от най-дълбоките мистерии във физиката — толкова фундаментална, колкото и неразбрана. От човешка гледна точка времето сякаш тече напред, безмилостно и необратимо. Но според учените реалността може да е далеч по-странна.

Колкото по-дълбоко физиката изучава времето, толкова повече се размиват границите между интуиция и научен парадокс, пише Science Focus.

Три несъвместими дефиниции за време

Науката борави с три различни концепции за време, които изненадващо трудно се съчетават:

1. Времето като математическа координата
В класическите уравнения времето е просто параметър — число, което променя състоянието на системата. Нищо повече.

2. Времето според Айнщайн — част от структурата на Вселената
Теорията на относителността въвежда идеята за четириизмерно пространство-време, където минало, настояще и бъдеще съществуват едновременно. В този модел Вселената е като блок — всички моменти са реални, а времето е просто посока.

3. Термодинамично време — стрелата на ентропиятаТермодинамиката дефинира времето като посока, в която се увеличава безпорядъкът — ентропията. Това е единствената дефиниция, която ясно разграничава минало от бъдеще.

Проблемът? Фундаменталните физични уравнения работят еднакво добре и напред, и назад във времето.

Квантовата гравитация и „изчезналото време“

Комбинирането на квантовата механика и общата теория на относителността е може би най-голямото предизвикателство във физиката. През 1967 г. уравнението на Уилър–ДеВит дава шокиращ резултат:
в това описание времето изобщо не съществува.

Ако приемем този модел буквално, времето може да е само илюзия — продукт на начина, по който взаимодействаме със света.

Квантовото заплитане — ключът към протичането на времето?

Според квантовата механика обектите могат да бъдат в множество състояния едновременно — суперпозиция. Ако два електрона си взаимодействат, те стават квантово заплетени и техните свойства се свързват, независимо от разстоянието.

През 1983 г. Дон Пейдж и Уилям Уутърс предлагат революционна идея:
потокът на времето може да бъде следствие от квантовото заплитане.

Те си представят „квантов часовник“, заплетен с околната среда. Само когато наблюдател измери часовника, Вселената „избира“ момент и го свързва с конкретно състояние. От гледна точка на външен наблюдател обаче… времето не тече. Изобщо.

Квантова причинност: възможно ли е бъдещето да влияе на миналото?

Суперпозициите променят из основи представата за причинно-следствена връзка. Теоретично два заплетени процеса могат да съществуват в множество „редици“ едновременно — А преди Б, Б преди А или без ясна причинност.

Ако добавим и гравитация, която влияе на скоростта на времето, получаваме парадоксална ситуация: няма гаранция, че можем да определим кое събитие е било в бъдещето и кое — в миналото. Някои физици стигат още по-далеч: възможно е събития в бъдещето да причиняват събития в миналото.

Многостранната природа на времето

Възможно е всички дефиниции да са правилни — просто описват различни аспекти на едно по-дълбоко, сложено и може би непостижимо за човешката интуиция явление.

Времето може едновременно:

да е координата;
да е измерение;
да е посока;
да е квантов ефект;
да е илюзия.

И най-важното: може би миналото, настоящето и бъдещето са само различни гледни точки към една и съща неподвижна Вселена.