Tatarucingan waktu

Waktos sok janten masalah. Kahiji, éta hésé pikeun malah pikiran paling cemerlang ngartos naon waktos sabenerna. Kiwari, nalika sigana urang ngartos ieu extent sababaraha, loba yakin yén tanpa eta, sahenteuna dina rasa tradisional, éta bakal leuwih nyaman.

"" Ditulis ku Isaac Newton. Anjeunna yakin yén waktu ngan bisa sabenerna dipikaharti matematis. Pikeun anjeunna, waktu mutlak hiji diménsi jeung géométri tilu diménsi Alam Semesta éta aspék bebas sarta misah tina realitas obyektif, sarta dina unggal momen waktu mutlak sakabeh kajadian di Alam Semesta lumangsung sakaligus.

Kalayan téori rélativitas khususna, Einstein ngaleungitkeun konsép waktos simultan. Numutkeun pamanggihna, simultaneity sanes hubungan mutlak antara acara: naon sakaligus dina hiji pigura rujukan moal merta sakaligus dina sejen.

Conto pamahaman Einstein ngeunaan waktu nyaéta muon tina sinar kosmik. Éta partikel subatomik anu teu stabil kalayan umur rata-rata 2,2 mikrodetik. Ieu kabentuk dina atmosfir luhur, sarta sanajan urang nyangka eta ngarambat ukur 660 méter (dina laju cahaya 300 km/s) saméméh disintegrating, éfék dilation waktu ngidinan muon kosmik ngarambat leuwih 000 kilométer ka beungeut Bumi. sarta salajengna. . Dina pigura rujukan jeung Bumi, muon hirup leuwih lila alatan laju luhur maranéhanana.

Dina 1907, urut guru Einstein Hermann Minkowski ngawanohkeun spasi jeung waktu salaku. Spacetime berperilaku sapertos adegan dimana partikel-partikel ngalih di jagat raya relatif ka silih. Tapi, versi spacetime ieu teu lengkep (tingali ogé: ). Éta henteu kalebet gravitasi dugi ka Einstein ngenalkeun rélativitas umum dina 1916. Kain ruang-waktu kontinyu, mulus, melengkung sareng cacad ku ayana zat sareng énergi (2). Gravitasi nyaéta kelengkungan jagat raya, disababkeun ku awak masif sareng bentuk énergi anu sanés, anu nangtukeun jalur anu dicandak ku objék. Curvature ieu dinamis, gerak salaku objék gerak. Salaku fisikawan John Wheeler nyebutkeun, "Spacetime nyokot alih massa ku nétélakeun kumaha carana mindahkeun, sarta massa nyokot leuwih spacetime ku ngabejaan eta kumaha kurva".

2. Ruang-waktu Einstein

Waktos sareng dunya kuantum

Téori rélativitas umum nganggap waktu lumangsungna kontinyu jeung rélatif, sarta nganggap jalanna waktu téh universal jeung mutlak dina irisan nu dipilih. Dina taun 60-an, usaha anu suksés pikeun ngagabungkeun ideu anu samemehna teu cocog, mékanika kuantum sareng rélativitas umum nyababkeun naon anu katelah persamaan Wheeler-DeWitt, léngkah nuju téori. gravitasi kuantum. Persamaan ieu ngarengsekeun hiji masalah tapi nyiptakeun anu sanés. Waktu henteu maénkeun bagian dina persamaan ieu. Ieu ngabalukarkeun hiji kontrovérsi hébat diantara fisikawan, nu maranéhna nelepon masalah waktu.

Carlo Rovelli (3), saurang ahli fisika téoritis Itali modérn boga pamadegan anu pasti ngeunaan hal ieu. ", manéhna nulis dina buku "The Rusiah Waktu".

3. Carlo Rovelli jeung bukuna

Jalma anu satuju kana interpretasi Kopenhagen ngeunaan mékanika kuantum percaya yén prosés kuantum nurut kana persamaan Schrödinger, anu simetris dina waktu sarta timbul tina runtuhna gelombang hiji fungsi. Dina versi mékanis kuantum éntropi, nalika éntropi robah, teu panas nu ngalir, tapi informasi. Sababaraha fisikawan kuantum ngaku geus kapanggih asal muasal panah waktu. Maranéhanana ngomong yén énergi dissipates jeung objék align sabab partikel elementer meungkeut babarengan sabab interaksi dina bentuk "entanglement kuantum". Einstein, babarengan jeung kolega-Na Podolsky jeung Rosen, kapanggih kabiasaan ieu teu mungkin sabab contradict pandangan realis lokal ngeunaan musabab. Kumaha partikel anu lokasina jauh ti silih berinteraksi sakaligus, aranjeunna naros.

Dina 1964, anjeunna ngembangkeun hiji tés ékspérimén anu ngabantah klaim Einstein ngeunaan anu disebut variabel disumputkeun. Lantaran kitu, loba dipercaya yén informasi ngarambat antara partikel entangled, berpotensi leuwih gancang ti cahaya bisa ngarambat. Sajauh kami nyaho, waktu teu aya pikeun partikel kabeungkeut (4).

Sakelompok fisikawan di Universitas Ibrani dipingpin ku Eli Megidish di Yerusalem dilaporkeun dina 2013 yén maranéhna geus hasil entangling foton nu teu hirup babarengan dina waktu. Kahiji, dina hambalan kahiji, maranéhna nyieun hiji pasangan entangled foton, 1-2. Teu lila ti harita, maranéhna ngukur polarisasi foton 1 (sipat anu ngajelaskeun arah osilasi cahaya) - sahingga "maéhan" éta (tahap II). Foton 2 dikirim dina lalampahan, sarta pasangan entangled anyar 3-4 kabentuk (lengkah III). Foton 3 lajeng diukur babarengan jeung foton iinditan 2 ku cara kitu yén koefisien entanglement "ngarobah" tina pasangan heubeul (1-2 jeung 3-4) kana anyar digabungkeun 2-3 (lengkah IV). Sawatara waktu saterusna (tahap V) polaritasna hiji-hijina foton 4 anu masih hirup diukur sarta hasilna dibandingkeun jeung polarisasi foton 1 anu geus lila maot (deui tahap II). Hasilna? Data nembongkeun ayana korelasi kuantum antara foton 1 jeung 4, "samentara non-lokal". Ieu ngandung harti yén entanglement bisa lumangsung dina dua sistem kuantum nu geus pernah coexisted dina jangka waktu.

Megiddish sareng rekan-rekannya teu tiasa ngabantosan tapi spekulasi ngeunaan kamungkinan interpretasi hasil na. Panginten pangukuran polarisasi foton 1 dina léngkah II kumaha waé ngarahkeun polarisasi kahareup 4, atanapi pangukuran polarisasi foton 4 dina léngkah V kumaha waé nyerat deui kaayaan polarisasi foton 1 sateuacana. Duanana maju sareng mundur, korélasi kuantum nyebarkeun ka batal kausal antara maot hiji foton jeung kalahiran sejen.

Naon ieu hartosna dina skala makro? Élmuwan, ngabahas implikasi mungkin, ngobrol ngeunaan kamungkinan yén observasi kami ngeunaan cahaya béntang kumaha bae didikte polarisasi foton 9 milyar taun ka tukang.

Sapasang fisikawan Amérika sarta Kanada, Matthew S. Leifer of Chapman Universitas di California jeung Matthew F. Pusey ti Perimeter Institute pikeun Fisika Téori di Ontario, noticed sababaraha taun ka pengker nu lamun urang teu lengket kanyataan yén Einstein. Pangukuran anu dilakukeun dina partikel tiasa ditingali dina jaman baheula sareng anu bakal datang, anu janten teu relevan dina kaayaan ieu. Sanggeus reformulating sababaraha asumsi dasar, para ilmuwan ngembangkeun model dumasar kana téoréma Bell, nu spasi dirobah jadi waktu. Itungan maranéhna némbongkeun naha, asumsina yén waktu salawasna payun, urang titajong kana kontradiksi.

Numutkeun Carl Rovelli, persépsi manusa urang ngeunaan waktu ieu inextricably numbu ka kumaha énergi termal behaves. Naha urang ngan ukur terang masa lalu sanés masa depan? Kuncina, numutkeun élmuwan, aliran unidirectional panas ti objék warmer ka leuwih tiis. És batu dialungkeun kana cangkir kopi panas niiskeun kopi. Tapi prosésna teu bisa balik. Lalaki, salaku jenis "mesin termodinamika", nuturkeun panah ieu waktos na teu bisa ngarti arah séjén. "Tapi lamun kuring niténan kaayaan mikroskopis," nyerat Rovelli, "perbédaan antara jaman baheula jeung mangsa nu bakal datang ngaleungit ...

Waktu diukur dina fraksi kuantum

Atawa meureun waktu bisa diitung? Téori anyar anyar muncul nunjukkeun yén interval conceivable pangleutikna waktu teu bisa ngaleuwihan sajuta samilyar samilyar detik. Téori nuturkeun konsép anu sahenteuna sipat dasar tina arloji. Numutkeun ahli teori, konsékuansi tina penalaran ieu bisa mantuan nyieun "téori sagalana".

Konsep waktu kuantum henteu anyar. Modél gravitasi kuantum ngusulkeun yén waktos dikuantisasi sareng gaduh tingkat keletik anu tangtu. Daur ticking Ieu unit minimum universal, sarta euweuh dimensi waktu bisa kirang ti ieu. Saolah-olah aya hiji widang di pondasi alam semesta nu nangtukeun laju minimum gerak sagalana di jerona, mere massa partikel séjén. Dina kasus jam universal ieu, "tinimbang méré massa, éta bakal masihan waktos," ngécéskeun hiji fisikawan nu proposes mun quantize waktu, Martin Bojowald.

Ku simulating sapertos jam universal, anjeunna jeung kolega-Na di Pennsylvania State College di Amérika Serikat némbongkeun yén éta bakal nyieun bédana dina jam atom jieunan, nu ngagunakeun geter atom pikeun ngahasilkeun hasil paling akurat dipikawanoh. pangukuran waktos. Numutkeun model ieu, jam atom (5) kadang teu nyingkronkeun jeung jam universal. Ieu bakal ngabatesan katepatan pangukuran waktos ka jam atom tunggal, hartosna dua jam atom anu béda-béda tiasa waé henteu cocog sareng panjang periode anu kalangkung. Nunjukkeun yen jam atom pangalusna urang anu konsisten saling sarta bisa ngukur keletik handap 10-19 detik, atawa sapersepuluh billionth samilyar detik, unit dasar waktu teu bisa leuwih ti 10-33 detik. Ieu mangrupikeun kasimpulan tina tulisan ngeunaan téori ieu anu muncul dina Juni 2020 dina jurnal Physical Review Letters.

5. Jam atom basis Lutetium di Universitas Nasional Singapura.

Nguji naha unit dasar waktos sapertos kitu aya di luar kamampuan téknologi urang ayeuna, tapi sigana langkung gampang diaksés tibatan ngukur waktos Planck, nyaéta 5,4 × 10-44 detik.

Pangaruh kukupu teu jalan!

Ngaleungitkeun waktos tina dunya kuantum atanapi quantizing tiasa gaduh akibat anu pikaresepeun, tapi hayu urang jujur, imajinasi populér didorong ku hal anu sanés, nyaéta perjalanan waktos.

Sakitar sataun katukang, profesor fisika Universitas Connecticut Ronald Mallett nyarios ka CNN yén anjeunna parantos nyerat persamaan ilmiah anu tiasa dianggo salaku dasar pikeun mesin waktos nyata. Anjeunna malah ngawangun alat pikeun ngagambarkeun unsur konci téori. Anjeunna yakin yén éta téh téoritis mungkin ngarobah waktu kana loop anu bakal ngidinan perjalanan waktu ka kaliwat. Anjeunna malah ngawangun prototipe anu nunjukkeun kumaha laser tiasa ngabantosan ngahontal tujuan ieu. Ieu kudu dicatet yén kolega Mallett urang teu yakin yén mesin waktos na bakal kantos materialize. Malah Mallett ngaku yén idena sagemblengna téoritis dina titik ieu.

Dina ahir taun 2019, New Scientist ngalaporkeun yén fisikawan Barak Shoshani sareng Jacob Hauser ti Perimeter Institute di Kanada ngajelaskeun solusi dimana jalma sacara téoritis tiasa ngarambat ti hiji. eupan warta ka nu kadua, ngaliwat ngaliwatan liang dina spasi-waktu atawa torowongan, sabab nyebutkeun, "matematis mungkin". Modél ieu nganggap aya universes paralel béda nu urang bisa ngarambat, sarta ngabogaan aral serius - perjalanan waktu teu mangaruhan timeline nu travelers 'sorangan. Ku cara kieu, anjeun tiasa mangaruhan kontinuum anu sanés, tapi anu ti mana urang ngamimitian perjalanan tetep teu robih.

Sarta saprak kami dina spasi-waktu continuua, lajeng kalayan bantuan ti komputer kuantum Pikeun nyontoan perjalanan waktos, para ilmuwan nembe ngabuktikeun yén teu aya "efek kukupu" dina alam kuantum, sapertos katingal dina seueur pilem sareng buku fiksi ilmiah. Dina percobaan di tingkat kuantum, ruksak, sigana ampir unchanged, saolah-olah kanyataan heals sorangan. A makalah dina subjek muncul usum panas ieu dina Psysical Review Letters. "Dina komputer kuantum, teu aya masalah boh sareng simulasi évolusi sabalikna dina waktosna, atanapi kalayan simulasi prosés mindahkeun prosés deui ka jaman baheula," jelas Mikolay Sinitsyn, ahli fisika téoritis di Laboratorium Nasional Los Alamos sareng ko- pangarang ulikan. Gawe. "Kami leres-leres tiasa ningali naon anu kajantenan ka dunya kuantum kompleks upami urang uih deui dina waktosna, nambihan sababaraha karusakan sareng uih deui. Kami mendakan yén dunya primordial urang parantos salamet, anu hartosna teu aya pangaruh kukupu dina mékanika kuantum.

Ieu niup badag pikeun urang, tapi ogé warta alus keur urang. Kontinum spasi-waktu ngajaga integritas, teu ngidinan parobahan leutik ngancurkeun eta. Naha? Ieu patarosan metot, tapi topik rada béda ti waktu sorangan.