Машина часу працює лише в один бік. Чому подорожі у минуле неможливі?

Напевно немає жодної людини, яка б не мріяла потрапити у минуле. Хтось, щоб особисто познайомитися зі знаменитостями або геніями певної епохи, а хтось, щоб виправити помилки чи відвернути страшну катастрофу. Про мандрівки у часі написано багато книжок та знято безліч фільмів. Проте, як з'ясували вчені, жодна машина часу не відвезе вас у минуле і цьому є вагома причина.  

Про відкриття команда науковців заявила у новому ґрунтовному дослідженні, оприлюдненому в науковому журналі Optica, пише IFLScience.

Вчені оприлюднили дивовижне нове розуміння фундаментальної природи хвиль та їхнього зв’язку з часом, що потенційно може змінити наше розуміння Всесвіту. Це відкриття проливає світло на деякі давні таємниці фізики та розкриває раніше незвідану "стрілу часу".

Що відомо про нове дослідження вчених 

Десятиліттями фізики вважали, що розуміють, як світло взаємодіє з матерією, часто описуючи це за допомогою стандартних хвильових рівнянь.

Однак доцент з Університету Східної Фінляндії Матіас Койвурова вирішив оскаржити цю загальноприйняту думку. Він припустив, що швидкість хвилі не завжди може бути постійною, і це призвело до формулювання "рівняння хвилі, що прискорюється".

Початкове рішення цього рівняння збентежило вчених, але коли Койвурова об’єднався з командою з теоретичної оптики та фотоніки на чолі з доцентом з Університету Тампере Марко Орніготті, вони почали розгадувати його глибокі наслідки.

Так, науковці виявили, що ця нова структура пропонує чітко визначений напрямок часу, "стрілу часу", яка тісно пов’язана з поведінкою прискорювальних хвиль.

Традиційно напрямок часу розумівся через термодинаміку, де збільшення ентропії вказує на прямий потік часу. Однак дослідження Койвурова показує, що рівняння хвилі прискорення створює стрілу часу незалежно. Це дозволяє часу текти лише в одному напрямку, даючи зрозуміти, чому окремі частинки, здається, мають фіксований напрямок часу.

Значення цього відкриття поширюється на всі хвильові явища в природному світі, роблячи фіксований напрямок часу загальною властивістю природи. Він пропонує новий погляд на взаємозв’язок між часом і хвильовою поведінкою, що має далекосяжні наслідки для різних наукових дисциплін.

Одним із критичних наслідків цього дослідження є давня суперечка, пов'язаної зі світлом. Вона називається суперечкою Авраама-Мінковського і полягає в тому, що вчені не можуть дійти єдиного рішення, що відбувається з електромагнітним імпульсом тоді, коли світло потрапляє в те чи інше середовище. Тобто імпульс збільшується чи все ж таки зменшується? Як показало нове дослідження, і те, і інше твердження є правильним. 

З точки зору хвилі з її імпульсом нічого не відбувається, тобто імпульс хвилі зберігається завдяки релятивістським ефектам. Здається, що імпульс збільшується або зменшується залежно від того, як на нього дивитися.

Ця інноваційна структура також дає змогу аналітично моделювати хвилі в матеріалах, що змінюються в часі, дозволяючи вченим досліджувати ситуації, які раніше були доступні лише за допомогою чисельного моделювання.

Особливо інтригуюче застосування включає дослідження невпорядкованих фотонних кристалів часу, гіпотетичних матеріалів, у яких хвилі експоненціально сповільнюються, а енергія експоненціально зростає. Дослідження показує, що ця зміна енергії є результатом досвіду хвилі викривленого простору-часу, локально порушуючи принцип збереження енергії.

Немає надії на машину часу?

Цей надзвичайний прорив у фізиці виходить далеко за рамки оптики та кидає виклик нашому фундаментальному розумінню Всесвіту, відкриваючи шлях для захопливих майбутніх досліджень.

Це має далекосяжні наслідки, від повсякденних оптичних явищ до лабораторних тестів загальної теорії відносності. Він не лише пропонує свіже уявлення про взаємозв’язок між хвилями та часом, але й дає змогу зрозуміти, чому час має пріоритетний напрямок.

Але, розв'язання складної проблеми зі світлом продемонструвало, що час може йти тільки вперед.

Тому, якщо стріла часу завжди рухається в одному напрямку, то це означає, що про подорожі назад у минуле можна забути.

Раніше, ми розповідали, чи можуть люди використовувати чорні діри для подорожей у часі.

Нагадаємо, ми повідомляли, що вчені заявили про відкриття невідомого закону природи. 

Також ми писали, один з науковців виклав ґрунтовну теорію, яка пояснює, чому ми насправді живимо у симуляції.