Мы все хорошо знакомы с неумолимым течением времени, но почему оно течет в одном направлении, остается загадкой для физики. Несколько лет назад австралийский физик Джоан Ваккаро предложила новую квантовую теорию времени, а теперь группа ученых планирует проверить эту гипотезу, исследуя замедление времени в ядерном реакторе.
«Стрела времени» указывает из прошлого в будущее, но физикам сложно объяснить, почему она предпочитает одно направление другому. Наиболее широко распространенное объяснение этой асимметрии содержится во втором законе термодинамики, который говорит нам, что время имеет тенденцию течь в направлении увеличения энтропии, которая по сути является мерой беспорядка в системе.
Но согласно квантовой теории времени Ваккаро, энтропия – это скорее симптом течения времени, а не основная причина. Она использует аналогию дерева, развевающегося на ветру: в то время как листья (энтропия) может казаться трясущимися деревом, они не несут ответственности за движение сами по себе, но являются результатом другой силы (ветра). В этой новой теории «ветер» создается нарушениями симметрии обращения времени (T-нарушения).
Ваккаро указывает, что физика рассматривает пространство и время как взаимосвязанные сущности, как пространство-время. Но природа, кажется, относится к ним по-разному.
Например, по опыту мы знаем, что объекты локализованы в пространстве – определенную книгу, дерево или человека можно найти только в одном определенном месте. Однако это не относится ко времени – одну и ту же книгу, дерево или человека можно найти в разное время. Поскольку пространство-время – это одна сущность, теоретически объекты, локализованные в пространстве, также должны быть локализованы во времени, появляясь и исчезая.
Однако, это идет вразрез нашему опыту и противоречит законам движения и сохранения массы. Но, как полагает Ваккаро, T-нарушения не позволяют материи оставаться локализованной во времени. Из-за T-нарушений объекты не появляются и не исчезают случайно, они существуют непрерывно. То, что мы знаем как законы движения и сохранения массы, вместо этого являются симптомами этих Т-нарушений.
Джоан Ваккаро предполагает, что что-то в квантовом масштабе создает локальные T-нарушения, и если их будет достаточно, это может начать оказывать более широкое влияние на макроуровне – по сути, создавая динамику, которую мы видим как движение времени вперед.
Квантовая теория времени Ваккаро – довольно серьезный отход от общепринятой физики, и она открыто признает, что она спорна и вполне может быть ошибочной. Но важно то, что, как и любую хорошую гипотезу, ее можно проверить экспериментально.
Эксперимент.
Субатомные частицы, называемые нейтрино, могут содержать ключ к разгадке. Недавние исследования показали, что нейтрино демонстрируют нарушения временной симметрии.
Итак, в новом исследовании ученые из Университета Гриффита, Национального института измерений (NMI) и Австралийской организации ядерных наук и технологий (ANSTO) пытаются измерить эти Т-нарушения от нейтрино.
Реактор OPAL в Сиднее, где исследователи проведут эксперименты в поисках доказательств замедления времени © ANSTO
Нейтрино и их аналоги из антивещества, антинейтрино, производятся в ядерных реакторах, так что именно там будет проводиться новый эксперимент. Команда физиков установила двое чрезвычайно точных атомных часов в реакторе OPAL в Сиднее, и идея состоит в том, что если часы выйдут из синхронизации, это будет свидетельством квантового замедления времени, что само по себе будет свидетельством локальных T-нарушений.
Замедление времени – хорошо изученное явление, предсказываемое теорией относительности. Если у вас есть одни атомные часы на Земле, а другие на спутнике, вращающемся вокруг Земли, наземные часы будут идти немного быстрее, чем часы в небе. Это благодаря разнице в гравитации, которая искривляет пространство-время.
Джоан Ваккаро говорит, что в настоящее время нет причин полагать, что замедление времени должно происходить и в ядерном реакторе, поэтому, если будут обнаружены какие-либо признаки этого, это может подтвердить ее гипотезу.
Для исследования ученые будет использовать две станции измерения времени, одна из которых расположена в 5 метрах от реактора, а другая в 10 метрах. Каждая станция содержит цезиевые первичные часы, три вторичных генератора и ряд систем измерения, которые будут сравнивать часы с точностью до миллиардной доли секунды в поисках любых расхождений.
В ходе эксперимента данные будут собираться непрерывно в течение шести месяцев, включая регулярные периоды, когда реакторы будут остановлены на техническое обслуживание. Они будут служить в качестве полезных элементов управления, поскольку в это время эффекты расширения должны прекращаться.
И результаты могут быть потрясающими. Сейчас почти ожидается нулевой результат, возвращающий нас на устоявшийся путь физики. Но если эксперимент действительно обнаружит доказательства замедления времени, это может стать огромным прорывом. Это очень большое «если», но его стоит проверить.
Источник: