Природа времени

Прорывной эксперимент показал, что время «возникает» в результате спутывания квантовых частиц

Физики заявляют: время – это возникающий феномен, побочный эффект квантового спутывания частиц. И теперь у них впервые в мире появились экспериментальные результаты, которые это подтверждают.

В 1983 году физики-теоретики Дон Пейдж и Уильям Вутерс предложили новаторскую теорию, основанную на феномене квантового спутывания. Это экзотическое свойство позволяет двум квантовым частицам иметь общее существование, даже если они физически разделены.

Квантовое спутывание – это глубинная и мощная связь, и Пейдж и Вутерс продемонстрировали, что её можно использовать для измерения времени. Их идея заключалась в том, что способ, которым пара спутанных частиц эволюционирует, представляет собой некоторый вид часов, которые можно использовать для измерения времени.

Но получаемые в их концепции результаты зависели от того, как проводилось наблюдение. Одним из способов является сравнение изменений в спутанных частицах с помощью внешних часов, которые полностью независимы от вселенной. Это эквивалент богоподобного наблюдателя за пределами нашей вселенной, измеряющего эволюцию частиц с помощью внешних часов.

В данном случае Пейдж и Вутерс показали, что частицы будут полностью неизменными – время в таком сценарии не будет существовать.

Но есть и другой способ, который даёт иной результат. В нём наблюдатель является внутренним и сравнивает эволюцию частиц с помощью остальной вселенной. В таком случае внутренний наблюдатель будет видеть изменение, и эта разница в эволюции частиц в сравнении со всем остальным будет важной мерой времени.

Это изящная и мощная концепция. Она предполагает, что время – это возникающий феномен, который появляется в реальности благодаря природе квантового спутывания. И оно существует только для наблюдателей внутри нашей вселенной. Любой богоподобный наблюдатель за её пределами будет видеть статичную неизменяющуюся вселенную, как прежде предсказывало более раннее квантовое уравнение Уилера-ДеВитта.

Разумеется, без экспериментального подтверждения идеи Пейджа и Вутерса не более чем философский курьёз. А поскольку у нас нет никакой возможности получить наблюдателя за пределами нашей вселенной – то, по-видимому, у нас нет и никаких шансов когда-либо подтвердить эту теорию.

По крайней мере, так было до сегодняшнего дня. Несколько дней назад Екатерина Морева из Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica в Турине, Италия, и несколько её коллег сумели впервые экспериментально проверить идеи Пейджа и Вутерса. И они продемонстрировали, что время действительно является возникающим феноменом для внутренних наблюдателей, но его не существует для наблюдателей внешних.

Этот эксперимент включает в себя создание игрушечной вселенной, состоящей из пары спутанных фотонов и наблюдателя, который может измерять их состояние одним из двух способов. В первом наблюдатель измеряет эволюцию системы, спутывая себя с ней. Во втором богоподобный наблюдатель измеряет эволюцию в сравнении с внешними часами, которые полностью независимы от игрушечной вселенной.

Сам эксперимент достаточно прямолинеен. Каждый из спутанных фотонов имеет поляризацию, которая может быть изменена прохождением через двулучепреломляющую пластинку. В первом случае наблюдатель измеряет поляризацию одного фотона, таким образом, спутываясь с ним. Затем он сравнивает результат с поляризацией второго фотона. Полученная им разница и будет мерой времени.

Во втором случае оба фотона также проходят через двулучепреломляющие пластинки, которые изменяют их поляризацию. Однако в этом случае наблюдатель измеряет только глобальные свойства обоих фотонов, сравнивая их с независимыми часами.

В этом случае наблюдатель не может заметить какой-либо разницы между фотонами, не приходя в состоянии спутанности с одним из них. А если нет никакой разницы, система предстаёт перед ним статичной. Другими словами – время в ней не возникает.

«Хотя она и невероятно проста, наша модель объединяет два противоречащих друг другу, как казалось прежде, свойства механизма Пейджа-Вутерса», говорит Морева.

Это весьма впечатляющий эксперимент. Появление чего-либо является популярной концепцией в науке. В частности, недавно физики заинтересовались идеей, что гравитация также является таким возникающим феноменом. А отсюда до идеи о сходном механизме возникновения времени оставался всего один шаг.

Чего не хватает возникающей гравитации – это, разумеется, экспериментальной демонстрации, которая показывала бы, как это работает на практике. Именно поэтому работа Моревы имеет такое важное значение – она впервые в мире помещает абстрактную и экзотическую идею на устойчивое экспериментальное основание.

А возможно самым важным результатом этой работы является то, что ей впервые удалось продемонстрировать, что квантовая механика и общая теория относительности не так уж несовместимы.

Следующим шагом станет дальнейшее развитие идеи, в частности – на макроскопическом уровне. Одно дело показать, как время возникает в фотонах, и другое – понять, как оно возникает для людей.

И это будет непростой работой.

из сети

Одно - как это работает с нами, если мы созданы по подобию и образу Его. Бог - внешний Наблюдатель или..?

Николай, на мой взгляд, Бог не наблюдатель - Бог творец всего, а ТАМ время, как таковое, отсутствует.
_____________________________

Новое исследование показывает, что время в квантовой физике может течь в любую сторону ::


Традиционная теория о том, что время может двигаться только вперед, оспаривается исследованием, но условия для "стрелки назад" ограничены. Вопрос о том, можно ли повернуть время вспять, является "одной из фундаментальных проблем" квантовой физики.
Течение времени может идти в любую сторону в мире квантовой физики, и это редкое явление можно наблюдать и измерять в хорошо спланированном эксперименте, согласно новому исследованию.

Одна из самых загадочных вещей в квантовой механике заключается в том, что субатомная частица может одновременно обладать различными физическими свойствами - например, вращаться в противоположных направлениях, что называется суперпозицией.

Почти столетие квантовые физики спорят о том, можно ли применить закон суперпозиции ко времени, чтобы субатомная частица могла одновременно ощущать прошлое и будущее. Дебаты далеки от завершения, в частности потому, что остается неясным, при каких обстоятельствах время может быть обращено вспять и как обнаружить такое событие.
Джулия Рубино, квантовый физик из Британского Бристольского университета, и ее коллеги обнаружили, что стрелка времени указывает назад в простой квантовой системе, содержащей всего несколько субатомных частиц, когда хаос в системе уменьшается. Их статья была опубликована в пятницу в журнале Communications Physics.

Это явление можно наблюдать только тогда, когда система чрезвычайно стабильна, с небольшим количеством беспорядка, или "энтропии". "Мы не знаем, эволюционирует ли кубит (квантовая частица) "вперед во времени" или "назад во времени", пока он не будет измерен", — сказала Рубино. Путешествуют ли частицы во времени в прошлое или будущее, остается неизвестным до тех пор, пока они не будут измерены.

"Хотя эта идея кажется довольно бессмысленной в применении к нашему повседневному опыту, на самом фундаментальном уровне законы Вселенной основаны на квантово-механических принципах", — говорит Рубино.
Время часто рассматривается как постоянно увеличивающийся параметр, но "наше исследование показывает, что законы, управляющие ее течением в квантово-механическом контексте, гораздо сложнее. Это может говорить о том, что нам необходимо переосмыслить способ представления этой величины во всех тех контекстах, где квантовые законы играют решающую роль".

Исследователь квантовой физики Ван Иньдань, профессор Института теоретической физики Китайской академии наук в Пекине, говорит, что большинство ученых - и она, в том числе - до сих пор считают, что время движется в одну сторону.

В квантово-физических экспериментах с небольшим количеством атомов или легких частиц "почти любую операцию можно зарезервировать. Мы рассматривали это как физический процесс, а не как путешествие во времени", — сказала Ванг, которая не принимала участия в британском исследовании.

"Мы не очень часто рассматриваем эффект времени, потому что движение частиц в квантовых экспериментах обычно намного медленнее скорости света", — добавила она.
Вопрос времени рассматривался такими великими мыслителями, как Исаак Ньютон, который верил в существование "универсальных часов", управляющих жизнью и смертью всего во Вселенной.

Альберт Эйнштейн опроверг теорию абсолютного времени (и пространства) Ньютона своей теорией относительности, которая утверждала, что для человека, путешествующего со скоростью света, часы перестанут тикать. По мнению Эйнштейна, человек, путешествующий быстрее света, теоретически мог бы видеть, что время движется вспять. Но далее он сказал, что ничто не движется быстрее света, потому что все было определено с момента рождения Вселенной.
Другими словами, стрела времени всегда направлена вперед. Рубино и ее коллеги заявили, что общепринятое определение времени применимо к большой системе с большим количеством хаоса. В таких системах действительно невозможно уловить обратное движение во времени. Но в небольшой, стабильной системе это явление легче обнаружить, сказала она.

"В качестве примера можно взять последовательность действий, которые мы совершаем в утренней рутине. Если бы нам показали, как наша зубная паста перемещается с зубной щетки обратно в тюбик, мы бы не сомневались, что это перемотанная назад запись нашего дня", — сказала она. "Однако, если бы мы осторожно сжали тюбик так, что из него вышла лишь небольшая часть зубной пасты, мы бы не стали наблюдать, как она снова попала в тюбик - ее засосало внутрь в результате распада тюбика".

Рубино и ее команда предложили два типа квантовых машин, одна из которых работает как двигатель, способный преобразовывать тепло в механические движения, а другая - как холодильник, чтобы проверить свою теорию - что, измеряя беспорядок квантовых частиц в этих устройствах, они смогут определить направление стрелок времени.
Куан Хайтао, профессор физики Пекинского университета, говорит, что вопрос о том, можно ли повернуть время вспять, остается одной из самых фундаментальных проблем квантовой физики.

"Возьмем, к примеру, пустую коробку, разделенную посередине стеной. Если заполнить одну сторону коробки беспорядочно прыгающими шариками для пинг-понга и убрать стенку, то шарики распределятся по всей коробке. Все шарики не вернутся обратно на ту сторону, потому что время нельзя повернуть вспять", — сказал Куан. "Но если мы уменьшим количество шариков для пинг-понга в коробке, вероятность того, что это произойдет, увеличится. Это известно как временная симметрия в квантовой физике, которая означает, что время может идти как вперед, так и назад", — сказал он.

Отметим также, что исследователи предполагают, что в режиме реального времени, применение этого нового метода, то есть помещение квантовой системы в суперпозицию альтернативного времени, в перспективе, могло бы улучшить работу тепловых машин и холодильников.

"Почему симметрия исчезает в большой, сложной системе, остается загадкой".

Источник: new-science...

Почему миллионы людей на земле «ничего не успевают»



В эти дни в США с огромным успехом идут публичные лекции бывшего технического директора Cisco Systems Грега Брейдена. Брейден уверяет, что за последние пятьдесят лет время сжалось, и на самом деле сейчас в сутках – всего 16 часов.

Именно поэтому мы торопимся, суетимся, но все равно ничего не успеваем. Часы нас обманывают, потому что «сжались» вместе с временем. Звучит дико, но мы попытались разобраться, что к чему – оказалось, есть о чем поговорить.

Пульс Земли

Вы часто слышите: «как летит время», «не успел опомниться, отпуска как не бывало», и прочее в таком же духе? – театрально говорит Брейден и обводит, как опытный оратор, рукой притихший зал. Вы, конечно, все списываете на то, что вы просто стареете, продолжает он. Но на самом деле… Брейден делает театральную паузу – на самом деле время действительно сжалось.

Ваш возраст ни причем. Брейден говорит: спросите у любого кардиолога, и он вам скажет, что человек с частым пульсом при прочих равных живет меньше. Такое впечатление, что каждому из нас отведено определенное количество ударов сердца. У Земли тоже есть пульс. Он называется «резонанс Шумана». Когда его открыли в 1950-е годы, он составлял 7,8 ударов в секунду. И таким был до 1980 года.

Потом пошел вверх, и сейчас – 13 ударов. Земля «дышит» быстрее. И меняет пространство-время вокруг себя. А именно: если при «пульсе» 7,8 ударов в секунду сутки длятся 24 часа, при «пульсе» 13 - всего 16 часов, говорит исследователь. Все вокруг на вид такое же: Солнце восходит и заходит, мы не стали бегать быстрее, по-старому тикают часы, но это иллюзия. В сутках ДЕЙСТВИТЕЛЬНО осталось всего 16 часов.

Радиоволны и часы - какая связь?

Многочисленные поклонники Брейдена припоминают Библию. Там говорится, что перед концом света время сожмется. Многие религиозные лидеры уже заявляли, что мы живем в последние времена, так вот вам и научное доказательство! На первый взгляд концепция бывшего топ-менеджера Cisco выглядит так себе. Во-первых, неясно, как именно «пульс Земли» связан с пространством-временем. Мы прочитали все, что Брейден про это писал, но конкретики не отыскали.

Во-вторых, резонанс Шумана – это все-таки не «пульс Земли», а частота резонанса между Землей и слоем заряженных частиц на высоте около ста километров над ней, ионосферой. Резонанс – штука, несомненно, важная. Физически она проявляется как гул, который можно слышать специальным радиоприемником (кстати, не очень сложным, его спаяет и подросток). Этот гул как-то связан с альфа-ритмами нашего мозга, то есть с частотой, на которой работает биологический «процессор» в наших головах. Но все это – радиоволны и электрические колебания, причем тут время?

В-третьих, ученые в самом деле отыскали лихорадочные сбои в резонансе Шумана, «аритмию». Например, во время солнечных вспышек резонанс «ломается». И это – одна из причин, почему мы себя плохо чувствуем во время магнитных бурь. Но глобально, говорят исследователи, частота «пульса» - по-прежнему между семью и восемью ударами в секунду, от года к году «пульс» не ускоряется. И самое главное.

Это же Брейден придумал, что в 2012 году закончится календарь майя, и Земля остановится. Ну как придумал… Календарь майя в самом деле был рассчитан только до 2012 года. Но Земля-то вертится вроде. Тут бы ставить точку, но не все так просто. Брейден как опытный «провокатор от науки» затронул проблему, о которой пишут очень серьезные исследователи.

Время течет равномерно, прямолинейно? Вы удивитесь, но высокая наука говорит – «нет». Брейден упростил суть передовых исследований, кое-что придумал, и выставил на всеобщее обозрение – зато о парадоксе времени узнали массы. Что вы слышали, например, о Туринском эксперименте?

Сейчас услышите. Его просто нет

То, что время – всего лишь иллюзия, говорил еще Платон. Он считал, что все «времена» на самом деле существуют одновременно, прошлое никуда не делось, будущее уже создано и уже есть. Высшие существа (демоны) видят как бы ленту событий, могут ее крутить туда-сюда. А люди обречены по этой ленте скользить с заданной скоростью, и созерцать только один «кадр» этого великого «фильма». В ХХ веке подтянулась наука, и все еще больше запуталось.

Послушать Эйнштейна, так время – очень относительная вещь. Оно полностью зависит от гравитации и скорости, сильнее тяготение и выше скорость – медленнее течет время. Но, находясь «внутри» процесса, ты этого никак не узнаешь (тут Брейден совершенно прав). Надо смотреть снаружи. Эйнштейн писал: представьте, что вы смотрите в иллюминатор космического корабля, который летит перед вами почти со скоростью света. Вам покажется, что движения экипажа страшно медленные. При этом внутри корабля все будет как обычно. Странно?

А эксперименты подтвердили! На последнем этаже небоскреба гравитация Земли меньше, чем у подножия, значит, время там течет быстрее? Ученые поставили опыт с очень точными атомными часами, так и есть! Издание «Индепендент» даже потролило богатеев, живущих в пентхаусах, у крыш небоскребов: вы стареете быстрее!

Атомные часы видят изменение времени, даже если поднять их всего на полметра. Уже не теория: спутники GPS летают высоко, и время там другое. А им надо дать вам, на Землю, ваши точные координаты. Так вот, уже несколько лет, как инженеры вносят в данные навигаторов эту «эйнштейновскую поправку», иначе спутники врали бы еще сильнее. Но, кроме учения Эйнштейна, есть еще квантовая механика, не менее великая штука в науке, и она рассматривает время как постоянное и «вечное». Квантовая теория верна, все эксперименты об этом говорят.

Над разгадкой парадокса бьются лучшие умы, например великий Ричард Фейнман, не менее крутой Брайс де Витт, и многие другие. Сначала они выдвинули по сути концепцию Платона, только на современном научном языке. Каждому моменту времени соответствует «своя» вселенная. Иначе: бесконечное множество вселенных переживают каждая свой сценарий развития.

В одной вселенной вы читаете эту статью в «КП», в другой – эту же статью, но в «Отечественных записках», потому что в России не было революции, а значит, и комсомольцев, в третьей – читаете в «КП», но статья отличается на одну букву, и так до бесконечности. В итоге все оказалось еще интереснее.

В 2013 году в Турине поставили эксперимент, и доказали: для внешнего наблюдателя времени не существует вообще, оно есть, только если ты внутри процесса. Глядя со стороны на нашу Вселенную, ты увидишь ничто, потому что без времени нет и пространства. Но, стоит тебе влететь внутрь, все появляется, как по волшебству.

Материализация из ничего! Эта конструкция описана знаменитым уравнением Уилера- Де Вита и, кажется, отражает реальность, в которой мы живем. Получается, время все-таки – просто иллюзия нашего мирка. Все это заставляет еще раз поднять вопрос: так может, Брейден прав, только зря резонансы Шумана приплел? Или не зря?

Парадокс Рождества

Теперь нам надо ненадолго уйти в область психологии и решить: а может, перед нами все-таки парадокс нашего восприятия? Старики ворчат, что «годы летят», Брейден постарел, и тоже стал ворчать. Вы удивитесь, но восприятию времени в разном возрасте посвящена куча исследований. И вот что оказалось. Когда испытуемых разного возраста просто спрашивали, как, мол, складываются ваши отношения с временем, они говорили: да, в детстве оно как резина тянулось, а сейчас – словно картинки из окна вагона.

Это назвали «парадокс Рождества» - мол, дети ждут Санта Клауса и подарков, дождаться не могут, а у родителей нет времени, чтобы их купить. Но, когда стали делать тесты, чтобы объективно оценить восприятие, оказалось, никакого эффекта почти что и нет! Точнее так: лет до 50-ти субъективное время для человека слегка замедляется, но потом выходит на плато, и так остается. Для двухлетнего ребенка год – 50% его жизни, для пятидесятилетнего человека – 2%, и восприниматься будет соответственно, это правда.

Но в целом что в 17 лет, что в 50, время – оно и есть время. Оказалось и другое. Люди в самом деле стали меньше успевать, хотя вроде бы работают, не покладая рук. Как сказал основатель компании «Али Баба» Джек Ма, «мой отец работал в поле от зари до зари, и все успевал, а сегодня в офисах куча техники, но не успевают ничего».

Одно интересное исследование говорит, что виноваты гаджеты, но не в том смысле, что мы пялимся в экран и теряем время. Гаджеты каким-то образом якобы воздействуют на некий центр мозга, вроде бы открытый психологами и отвечающий за восприятие времени. Воздействуют как, электромагнитным полем? Мельканием картинок на экране? Непонятно. Итак, похоже, проблема есть, но психология ни причем. Ищем дальше.

Нуль всех эпох

Ключ, возможно, лежит в исследованиях Теренса МакКенна, который несколько лет назад выдвинул концепцию «нуля времени». Время – это волна, и у нее есть нулевая точка, фаза, после которой ничего «нового» не происходит, вместо этого мир заполняют реплики старого, и наступает своего рода зомби-апокалипсис.

Мне понравилось, как об этом написал один из блогеров, который считает, что нуль уже случился: «Я смотрю вокруг и чувствую, что мы застряли в прошлом. Наши кандидаты в президенты (автор живет в США – КП) - это возврат к 90-м годам. Большая часть музыки - римейки старых песен. То же самое с книгами и сериалами». Очередной бред? Как посмотреть.

Один человек подсчитал (с помощью поисковых машин это сделать несложно), что постов, в которых люди утверждают, что с временем что-то не так, в Сети аж 37 миллионов. И всем кажется? Есть ли в «точке нуль» МакКенна физическая основа? Несколько лет назад открыли предсказанные Эйнштейном гравитационные волны.

Термин «гравитационные» прикрывает тот факт, что это еще и волны времени (и пространства тоже). То есть, когда тебя накрывает такая волна, вокруг тебя меняется гравитация (это и видят современные детекторы), но также искажаются время и пространство. Поставим теперь вопрос, а что, если все время, в котором мы живем, тоже волна? Так и есть, и эта волна задана всей массой существующей вселенной. Но у волн есть пики и провалы?

Точно, и у волн времени тоже. А что мы про это знаем? Да ничего не знаем. Если зацепиться за материю (ее хотя бы можно пощупать), чтобы через нее выйти на понимание времени, так ведь вселенная набита какой-то темной материей, непостижимой нашим приборам, и что это такое, никто не понимает. А теперь – самое потрясающее. Если мы оставим в покое физиков и спросим геологов, они скажут: да это не секрет давно, время на Земле – штука непостоянная.

Когда геологи изучают древние отложения, они могут узнать продолжительность «тех», доисторических суток, например, по частоте приливов, следы которых отлично читаются в отложениях. Так вот, полтора миллиарда лет назад сутки длились всего 18 часов. Обычно винят Луну: она якобы отдаляется от Земли, и тем самым замедляет Землю. Но это неточно.

Ладно, геологическая летопись видит, что было миллиарды лет назад, а как обстояли дела, например, в Древней Греции? Тут уже надо спросить астрономов: самые древние (и точные) наблюдения затмений были выполнены в VIII веке до нашей эры. Так вот, оказалось, что с тех пор Земля замедлилась на шесть часов.

Пассионарность рождает не Солнце, а волны времени?

Все это пока отрывочные данные, но они свидетельствуют, что сутки могут длиться не 24 часа. Может, Брейден и прав, и сутки сейчас – на самом деле 16 часов. Чтобы проверить, надо посмотреть со стороны. Это как в туринском эксперименте, помните? Когда мы смотрим в прошлое, мы как бы видим систему извне. А переместись в условный VIII век до нашей эры, и ничего не заметишь, сутки как сутки, песочные часы отсчитывают привычные секунды.

Но, скорее всего, меняется не скорость вращения Земли, а само время. «Нуль времени» могут рассмотреть и историки. Наш соотечественник Лев Гумилев (и не он один) заметил, что история идет как бы волнами. То не происходит ничего, а то вдруг начинает происходить «все»: племена срываются с мест, империи рушатся, прорыв в науках. Он назвал это пассионарностью и связал, по моде своего времени, с активностью Солнца. Но точно так же пики пассионарности можно назвать «точками взлета» волны времени, и наоборот.

Другой пример. Историки давно приметили, что «мода» в искусстве повторяется. Глубокая древность любила символ и абстракцию – современное искусство тоже. Когда раскрыли помпейские фрески, обомлели – это же импрессионисты, вылитый Ван Гог! Похоже, «новое» как бы выносится к нам некой волной, и та же волна уносит его назад, в океан вечности. Вопрос будет решен окончательно, когда мы построим наконец космическую базу достаточно далеко, например, на Луне, а лучше на Марсе, и будем наблюдать Землю со стороны.

Впрочем, первые результаты, кажется, уже есть. На днях с марсианского сейсмографа поступило сообщение, что красная планета странно гудит с частотой 2,5 удара в секунду. Еще не разобрались, что это, а ведь может оказаться так, что это гудит само время. Марс меньше, вот и резонирует с меньшей частотой, чем Земля. Словом, когда ваш ребенок произнесет стариковскую фразу «мне ни на что не хватает времени», не спешите смеяться или ругать систему образования. Возможно, так оно и есть.



автор: Евгений Арсюхин (neveroyatno.info.2019)

Сидора, благодарю, очень интересные статьи.
_________________________________________