Мушкилоти вақт

Вақт ҳамеша мушкилот буд. Аввалан, барои ҳатто ақли олиҷаноб фаҳмидани он ки воқеан вақт чӣ гуна аст, душвор буд. Имрӯз, вақте ки ба назари мо чунин менамояд, ки мо то андозае инро дарк мекунем, бисёриҳо бовар доранд, ки бидуни он, ҳадди аққал ба маънои анъанавӣ, роҳат хоҳад буд.

"" Муаллиф Исҳоқ Нютон. Ӯ боварӣ дошт, ки вақтро танҳо ба таври математикӣ фаҳмидан мумкин аст. Барои у замони мутлаки якченака ва геометрияи сеченакаи коинот чихатхои мустакил ва чудогонаи вокеияти объективй буда, дар хар як лахзаи замони мутлак хамаи ходисахои олам дар як вакт ба амал меоянд.

Эйнштейн бо назарияи махсуси нисбии худ мафҳуми вақти ҳамзамонро аз байн бурд. Ба акидаи у, хамзамонй муносибати мутлаки байни ходисахо нест: он чизе, ки дар як вакт дар як чорчубаи истинод мавчуд аст, хатман хамзамон дар чорчубаи дигар вучуд надорад.

Намунаи фаҳмиши Эйнштейн дар бораи вақт мюон аз нурҳои кайҳонӣ мебошад. Он заррачаи субатомии ноустувор буда, умри миёнаи он 2,2 микросонияро ташкил медиҳад. Он дар болои атмосфера ба вуҷуд меояд ва гарчанде ки мо интизор ҳастем, ки он пеш аз пароканда шудан ҳамагӣ 660 метр (бо суръати рӯшноӣ 300 000 км/сон) тай кунад, эффектҳои васеъшавии вақт имкон медиҳанд, ки мюонҳои кайҳонӣ ба масофаи зиёда аз 100 километр ба сатҳи Замин гузаранд. ва минбаъд. . Дар чаҳорчӯбаи истинод бо Замин, мюонҳо аз сабаби суръати баланди худ дарозтар зиндагӣ мекунанд.

Соли 1907 муаллими собиқи Эйнштейн Ҳерман Минковски фазо ва вақтро муаррифӣ кард. Вақти кайҳонӣ мисли саҳнае рафтор мекунад, ки дар он зарраҳо дар коинот нисбат ба ҳамдигар ҳаракат мекунанд. Аммо, ин версияи вақти кайҳон нопурра буд (инчунин нигаред: ). То он даме, ки Эйнштейн дар соли 1916 нисбияти умумиро ҷорӣ кард, он ҷозибаро дар бар намегирифт. Матоъ-ваќти фазої бо њузури материя ва энергия пайваста, њамвор, каљ ва деформатсия шудааст (2). Гравитация ин каҷравии коинот мебошад, ки аз ҷисмҳои азим ва дигар шаклҳои энергия ба вуҷуд омадааст, ки роҳи тай кардани объектҳоро муайян мекунад. Ин каҷравӣ динамикӣ буда, ҳангоми ҳаракати объектҳо ҳаракат мекунад. Тавре, ки физик Ҷон Вилер мегӯяд, "фазоӣ массаро бо гуфтани он, ки чӣ гуна ҳаракат кардан лозим аст, мегирад ва масса вақти фазоро бо гуфтани он ки чӣ тавр каҷ кардан лозим аст, мегирад."

2. Вақти кайҳонии Эйнштейн

Вақт ва ҷаҳони квантӣ

Назарияи умумии нисбият гузариши вақтро муттасил ва нисбӣ медонад ва гузариши вақтро дар порчаи интихобшуда универсалӣ ва мутлақ медонад. Дар солҳои 60-ум, кӯшиши бомуваффақияти муттаҳид кардани ғояҳои қаблан номувофиқ, механикаи квантӣ ва нисбии умумӣ ба он оварда расонд, ки муодилаи Вилер-Дюитт, як қадам ба сӯи назария маълум аст. вазнинии квантӣ. Ин муодила як масъаларо ҳал карда, дигареро ба вуҷуд овард. Дар ин муодила вақт ҳеҷ нақше намебозад. Ин боиси бахсу мунозираи бузург дар байни физикхо гардид, ки онхо онро проблемаи вакт меноманд.

Карло Ровелли (3), физики назариявии муосири итолиёвӣ оид ба ин масъала ақидаи муайян дорад. ", навиштааст дар китоби "Асрори замон".

3. Карло Ровелли ва китоби ӯ

Онҳое, ки бо тафсири Копенгагении механикаи квантӣ розӣ ҳастанд, бар ин боваранд, ки равандҳои квантӣ ба муодилаи Шредингер итоат мекунанд, ки бо вақт симметрӣ буда, аз фурӯпошии мавҷи функсия ба вуҷуд меояд. Дар версияи механикии квантии энтропия, вақте ки энтропия тағир меёбад, на гармӣ, балки информатсия мегузарад. Баъзе физикҳои квантӣ даъво доранд, ки пайдоиши тири вақтро пайдо кардаанд. Онҳо мегӯянд, ки энергия пароканда мешавад ва объектҳо ба ҳам мепайвандад, зеро зарраҳои элементарӣ бо ҳам мепайванданд, ки онҳо дар шакли "паймои квантӣ" мутақобила мекунанд. Эйнштейн ҳамроҳ бо ҳамкасбони худ Подольский ва Розен ин рафторро ғайриимкон медонистанд, зеро он хилофи нуқтаи назари реалистии маҳаллӣ дар бораи сабабгорӣ буд. Чи тавр заррачахое, ки аз хамдигар дур вокеъ гардидаанд, якбора бо хамдигар таъсир карда метавонанд, пурсиданд онхо.

Дар соли 1964, ӯ як озмоиши таҷрибавӣ таҳия кард, ки иддаои Эйнштейнро дар бораи тағирёбандаҳои пинҳоншуда рад кард. Аз ин рӯ, ба таври васеъ боварӣ доранд, ки иттилоот байни зарраҳои ба ҳам печида ҳаракат мекунад, ки эҳтимолан тезтар аз ҳаракати рӯшноӣ аст. То ҷое ки мо медонем, вақт барои он вуҷуд надорад зарраҳои печида (4).

Гурӯҳи физикҳои Донишгоҳи Ибрӣ таҳти роҳбарии Элӣ Мегидиш дар Байтулмуқаддас дар соли 2013 гузориш доданд, ки онҳо муваффақ шуданд фотонҳоро, ки дар вақташ бо ҳам вуҷуд надоштанд, печида бошанд. Аввалан, дар қадами аввал онҳо як ҷуфт фотонҳои ба ҳам печида 1-2 сохтанд. Чанде пас, онҳо поляризатсияи фотон 1-ро чен карданд (хусусияте, ки самти ларзиши рӯшноиро тавсиф мекунад) - ба ин васила онро "кушт" (марҳилаи II). Фотон 2 ба сафар фиристода шуд ва ҷуфти нави печида 3-4 ба вуҷуд омад (қадами III). Пас аз он фотон 3 дар баробари фотони 2 ҳаракаткунанда тавре чен карда шуд, ки коэффисиенти печида аз ҷуфтҳои кӯҳна (1-2 ва 3-4) ба 2-3-и нав (қадами IV) "тағир" кард. Пас аз чанде (марҳилаи V) қутбияти ягона фотони 4-и боқимонда чен карда мешавад ва натиҷаҳо бо поляризатсияи фотони деринаи мурдаи 1 (дар марҳилаи II) муқоиса карда мешаванд. Натиҷа? Маълумот мавҷудияти таносуби квантиро дар байни фотонҳои 1 ва 4 "муваққатан ғайримаҳаллӣ" нишон дод. Ин маънои онро дорад, ки печида метавонад дар ду системаи квантӣ, ки ҳеҷ гоҳ бо ҳам вуҷуд надоштанд, рух диҳад.

Мегиддиш ва ҳамкорони ӯ наметавонанд дар бораи тафсири эҳтимолии натиҷаҳои онҳо фикр кунанд. Шояд андозагирии поляризатсияи фотон 1 дар қадами II ба гунае ба поляризатсияи ояндаи 4 равона карда шавад ё ченкунии поляризатсияи фотон 4 дар қадами V ба гунае ҳолати қаблии поляризатсияи фотон 1-ро аз нав сабт кунад. Ҳам ба пеш ва ҳам ба ақиб коррелятсияҳои квантӣ паҳн мешаванд. ба холигии сабабӣ байни марги як фотон ва таваллуди дигар.

Ин дар миқёси макрос чӣ маъно дорад? Олимон, ки оқибатҳои эҳтимолиро муҳокима карда, дар бораи он сӯҳбат мекунанд, ки мушоҳидаҳои мо дар бораи нури ситораҳо 9 миллиард сол пеш қутбшавии фотонҳоро дикта мекарданд.

Як ҷуфт физикҳои амрикоӣ ва Канада, Мэттью С. Лейфер аз Донишгоҳи Чепман дар Калифорния ва Мэтью Ф. Пусси аз Институти Периметрии Физикаи назариявӣ дар Онтарио чанд сол пеш мушоҳида карданд, ки агар мо ба далели Эйнштейн пайваст нашавем. Андозаҳое, ки дар зарра анҷом дода шудаанд, метавонанд дар гузашта ва оянда инъикос карда шаванд, ки дар ин вазъият беаҳамиятӣ пайдо мекунанд. Пас аз ислоҳи баъзе фарзияҳои асосӣ, олимон моделеро таҳия карданд, ки дар асоси теоремаи Белл фазо ба вақт табдил меёбад. Ҳисобҳои онҳо нишон медиҳанд, ки чаро, агар вақт ҳамеша дар пеш аст, мо ба зиддиятҳо пешпо мехӯрем.

Ба гуфтаи Карл Ровелли, дарки инсонии мо дар бораи вақт ба таври ногусастанӣ бо чӣ гуна рафтори энергияи гармӣ алоқаманд аст. Чаро мо танҳо гузаштаро медонем, на оянда? Калид, ба гуфтаи олим, ҷараёни якҷонибаи гармӣ аз объектҳои гармтар ба объектҳои хунуктар. Як мукааби ях ба як пиёла қаҳваи гарм партофташуда қаҳваро сард мекунад. Аммо ин раванд бебозгашт аст. Инсон ҳамчун як навъ «мошини термодинамикӣ» аз паи ин тири вақт меравад ва дигар самтро дарк карда наметавонад. "Аммо агар ман ҳолати микроскопиро мушоҳида кунам, - менависад Ровелли, "фарқи байни гузашта ва оянда аз байн меравад ... дар грамматикаи ибтидоии ашё фарқият байни сабаб ва натиҷа вуҷуд надорад."

Вақт бо фраксияҳои квантӣ чен карда мешавад

Ё шояд вақтро метавон миқдор кард? Як назарияи наве, ки ба наздикӣ пайдо шудааст, нишон медиҳад, ки хурдтарин фосилаи тасаввуршавандаи вақт наметавонад аз як миллион як миллиарду як миллиарду як сония зиёд бошад. Назария консепсияеро пайгирӣ мекунад, ки ҳадди аққал моликияти асосии соат аст. Ба акидаи назариячиён, окибатхои ин мулохизахо барои ба вучуд овардани «назарияи хама чиз» ёрй расонда метавонанд.

Консепсияи вақти квантӣ нав нест. Модели вазнинии квантӣ Пешниҳод мекунад, ки вақт квантизатсия карда шавад ва сатҳи муайяни аломат дошта бошад. Ин давраи аломатгузорӣ воҳиди минималии универсалӣ аст ва ҳеҷ як андозагирии вақт наметавонад аз ин камтар бошад. Чунин мебуд, ки гуё дар пояи коинот майдоне вучуд дошта бошад, ки суръати минималии харакати хамаи чизи дар он бударо муайян карда, ба хиссачахои дигар масса медихад. Дар мавриди ин соати универсалӣ, "ба ҷои додани масса, он вақт медиҳад", шарҳ медиҳад як физике, ки квантизатсияи вақтро пешниҳод мекунад, Мартин Боҷовалд.

Бо тақлид кардани чунин соати универсалӣ, ӯ ва ҳамкорони ӯ дар Коллеҷи иёлати Пенсилвания дар Иёлоти Муттаҳида нишон доданд, ки он дар соатҳои атомии сунъӣ, ки ларзишҳои атомиро барои тавлиди дақиқтарин натиҷаҳои маълум истифода мебаранд, тафовут хоҳад кард. андозагирии вақт. Мувофики ин модел соати атомй (5) баъзан бо соати универсалй синхронй намекард. Ин дурустии ченкунии вақтро бо як соати атомӣ маҳдуд мекунад, яъне ду соати атомии гуногун метавонанд ба дарозии давраи гузашта мувофиқат накунанд. Бо назардошти он, ки беҳтарин соатҳои атомии мо бо ҳам мувофиқанд ва метавонанд сигналҳоро то 10-19 сония ё як аз даҳяки миллиарду як миллиард сония чен кунанд, воҳиди асосии вақт аз 10-33 сония зиёд буда наметавонад. Инҳо хулосаҳои мақолае дар бораи ин назария мебошанд, ки моҳи июни соли 2020 дар маҷаллаи Physical Review Letters нашр шудаанд.

5. Соати атомии лютетий дар Донишгоҳи миллии Сингапур.

Санҷиши мавҷудияти чунин воҳиди асосии вақт аз имкониятҳои технологии ҳозираи мо берун аст, аммо ба ҳар ҳол нисбат ба ченкунии вақти Планк, ки 5,4 × 10-44 сония аст, дастрастар ба назар мерасад.

Таъсири бабочка кор намекунад!

Хориҷ кардани вақт аз ҷаҳони квантӣ ё квантизатсияи он метавонад оқибатҳои ҷолиб дошта бошад, аммо ростқавлона гӯем, тасаввуроти маъмулро чизи дигар, яъне саёҳати вақт бармеангезад.

Тақрибан як сол пеш профессори физикаи Донишгоҳи Коннектикут Рональд Маллетт ба CNN гуфта буд, ки ӯ муодилаи илмие навиштааст, ки метавонад ҳамчун асос истифода шавад. мошини вақти воқеӣ. Вай хатто асбобе сохт, ки унсури асосии назарияро тасвир кунад. Вай чунин мешуморад, ки ин аз чихати назариявй имконпазир аст ба давра табдил додани вақтки ба замони гузашта сафар кардан имкон медод. Вай ҳатто як прототиперо сохт, ки нишон медиҳад, ки чӣ гуна лазерҳо ба ин ҳадаф кӯмак карда метавонанд. Бояд гуфт, ки ҳамкорони Маллетт мутмаин нестанд, ки мошини вақти ӯ ҳеҷ гоҳ амалӣ мешавад. Ҳатто Маллетт эътироф мекунад, ки идеяи ӯ дар ин лаҳза комилан назариявӣ аст.

Дар охири соли 2019, New Scientist гузориш дод, ки физикҳо Барак Шошанӣ ва Ҷейкоб Ҳаузер аз Институти Периметри Канада ҳалли худро тавсиф карданд, ки дар он шахс метавонад аз ҷиҳати назариявӣ аз як ҷо сафар кунад. навори ахбор ба дуюм, гузаштан ба воситаи сӯрох дар кайҳон-вақт ё туннель, чунон ки мегуянд, «аз чихати математики имконпазир». Ин модел фарз мекунад, ки коинотҳои гуногуни параллелӣ вуҷуд доранд, ки мо метавонем дар онҳо саёҳат кунем ва як камбудии ҷиддӣ дорад - саёҳати вақт ба ҷадвали вақти сайёҳон таъсир намерасонад. Бо ин роҳ, шумо метавонед ба континуумҳои дигар таъсир расонед, аммо он чизе, ки мо аз он сафар оғоз кардем, бетағйир мемонад.

Ва азбаски мо дар фазо-вақт идома дорем, пас бо ёрии компютери квантӣ Барои тақлид кардани саёҳати вақт, олимон ба наздикӣ исбот карданд, ки олами квантӣ "эффекти шабпарак"-ро надорад, ки дар бисёр филмҳои фантастикӣ ва китобҳо дида мешавад. Дар таҷрибаҳо дар сатҳи квантӣ, вайроншуда, ба назар қариб бетағйир мондаанд, гӯё воқеият худаш шифо меёбад. Коғаз дар ин мавзӯъ тобистони соли ҷорӣ дар мактубҳои Psyical Review Letter пайдо шуд. Миколай Синицын, физики назариявии Лабораторияи миллии Лос-Аламос ва ҳамкори худ шарҳ дод: "Дар компютери квантӣ, на бо тақлид кардани эволютсияи муқобил дар вақт ва на тақлид кардани раванди баргардонидани раванд ба гузашта мушкилот вуҷуд надорад". муаллифи тадқиқот. Кор. "Мо воқеан мебинем, ки бо ҷаҳони мураккаби квантӣ чӣ мешавад, агар мо ба замон баргардем, каме хисорот илова кунем ва баргардем. Мо мефаҳмем, ки ҷаҳони ибтидоии мо зинда мондааст, ин маънои онро дорад, ки дар механикаи квантӣ ягон таъсири шабпарак вуҷуд надорад."

Ин барои мо зарбаи калон аст, аммо барои мо хабари хуш аст. Континууми кайҳонӣ якпорчагӣ нигоҳ дошта, имкон намедиҳад, ки тағироти хурд онро вайрон кунанд. Чаро? Ин саволи ҷолиб аст, аммо мавзӯи каме дигар аз худи замон аст.