Китайские учёные объяснили, почему время течёт только вперёд

Группа китайских учёных предложила новую теоретическую модель, объясняющую однонаправленное течение времени и принципиальную невозможность путешествий в прошлое. Исследователи из Хайнаньского университета на юге Китая разработали концепцию, проливающую свет на одну из глубоких загадок природы — почему время движется только вперёд, хотя фундаментальные законы физики часто не делают различий между прошлым и будущим.

С древнейших времён течение времени остаётся одной из наиболее сложных тем для осмысления. Мы помним прошлое, переживаем настоящее и ожидаем будущее, но никогда не наблюдаем обратного хода времени: разбитое стекло не собирается обратно, люди не молодеют, а вчерашний день нельзя пережить заново. При этом многие базовые законы физики, такие как уравнения классической механики, электродинамики или квантовой теории, симметричны относительно времени и формально допускают возможность его обратного течения. Это противоречие занимает умы учёных уже более столетия.

Традиционно для объяснения направленности времени используется концепция энтропии, связанная со вторым законом термодинамики. В XIX веке физик Людвиг Больцман связал «стрелу времени» с ростом энтропии — меры беспорядка в изолированной системе. Это объясняет, почему лёд тает, а газы рассеиваются, но не полностью разрешает парадокс, поскольку микроскопические законы остаются обратимыми, а рост энтропии зависит от начальных условий Вселенной.

Новая модель, опубликованная в рецензируемом журнале Annals of Physics, фокусируется на процессах на квантовом уровне. Руководитель исследования, физик Цай Цинъюй, и его команда предположили, что направленность времени возникает естественным образом из внутренней эволюции квантовых систем, а не навязывается извне через измерение или особые начальные условия. На квантовом уровне частицы и системы не изолированы — они взаимодействуют, обмениваются информацией и формируют корреляции. По мере накопления этих связей информация о предыдущих состояниях системы распространяется и становится практически недоступной, что создаёт необратимость и естественное ощущение течения времени от «до» к «после».

Предложенная теория не отменяет термодинамику или теорию относительности Эйнштейна, а дополняет их. Энтропия по-прежнему играет ключевую роль на макроскопическом уровне, а относительность объясняет поведение времени при высоких скоростях и в гравитационных полях. Новый подход помогает связать микроскопические законы с макроскопическим опытом, углубляя понимание того, как направленность времени рождается из квантовых процессов.

Как отметил старший теоретический физик, член Китайской академии наук Сунь Чанпу в заявлении Хайнаньского университета, это исследование даёт глубокое понимание фундаментальной связи между квантовой и классической физикой, затрагивая один из самых глубоких вопросов науки. Учёные использовали меру корреляции — то, насколько части системы обмениваются информацией в замкнутой системе, — чтобы отслеживать её развитие во времени.

Данная работа является частью современных усилий физиков объяснить, как сложные явления, такие как время, сознание или классическая реальность, возникают из более простых фундаментальных принципов.