Időutazás nélkül is visszafelé folyhat az idő körülöttünk

Az idő egyirányú folyása az emberi tapasztalat egyik alapvető eleme. Értéktárgyaink elhasználódnak, emlékeink a múltba révednek, és a jövő m...

A kvantummechanika paradoxona: Amikor a logika egytizenketted részben összeomlik

Neves professzor: A tudomány többé nem tagadhatja a fizikai világon túlmutató rejtélyes jelenségeket

A mikroprocesszor atyja azt állítja, hogy a valóság nem fizikai

Az idő egyirányú folyása az emberi tapasztalat egyik alapvető eleme. Értéktárgyaink elhasználódnak, emlékeink a múltba révednek, és a jövő mindig új lehetőségeket tartogat. Az idő, ahogyan mi érzékeljük, aszimmetrikus: egy nyílhoz hasonlóan, csak előre halad, soha nem fordul vissza.

De vajon valóban ilyen egyszerű lenne az idő természete? Egy új tanulmány szerint kvantumszinten az idő folyása nem ilyen egyértelmű, és akár visszafelé is mozoghat körülöttünk - anélkül, hogy észrevennénk.

Az idő nyila: Miért csak előre?

Az idő egyirányúsága a klasszikus fizika számára nem mindig volt magától értetődő. A fizika alapegyenletei gyakran időtől függetlenül működnek, vagyis matematikailag mindegy, hogy az idő előre vagy hátra halad. Gondoljunk egy inga mozgására: ha egy videót nézünk az inga lengéséről, akár előre, akár visszafelé játsszuk le, a mozgás ugyanúgy néz ki. Az inga nem árulja el, merre tart az idő. Mégis, a mindennapi életben az idő egyértelműen előre mozog. Miért van ez így?

A kérdés évszázadok óta foglalkoztatja a fizikusokat. Az idő aszimmetriájának magyarázatát gyakran az entrópia, vagyis a rendszerek rendezetlenségének növekedése adja. A termodinamika második főtétele szerint egy zárt rendszer entrópiája az idő előrehaladtával mindig nő. Ha kiöntünk egy pohár tejet, a tej szétfolyik, és soha nem tér vissza a pohárba magától. Ez az irreverzibilis folyamat az idő előrehaladásának egyik jele. De mi történik, ha a kvantummechanika világába merülünk, ahol a szabályok egészen mások?

Kvantumvilág: Az idő két nyila

Egy angol fizikusokból álló kutatócsoport több mint két éven át vizsgálta az idő természetét az úgynevezett nyílt kvantumrendszerekben. Ezek a rendszerek kölcsönhatásban állnak környezetükkel, ellentétben a zárt rendszerekkel, amelyek elszigeteltek. A nyílt rendszerek lehetővé teszik a változást, például az energia környezetbe történő disszipációját, ami az entrópia növekedésével jár. Ez a folyamat az idő múlásának egyik mutatója.

A kutatók eredményeit a Scientific Reports folyóiratban publikálták 2025 januárjában. (1) Meglepő felfedezésük szerint a nyílt kvantumrendszerekben nem egyetlen, hanem két időnyíl létezik, amelyek ellentétes irányban mozognak. Ez azt jelenti, hogy az idő nemcsak előre, hanem hátra is folyhat - legalábbis matematikai értelemben.

Andrea Rocco, a kutatás vezetője, a Surrey Egyetem fizika és matematikai biológia docense szerint a hagyományos elvárásokkal ellentétben a kvantumrendszerek egyenletei két időnyilat mutattak. "Normális esetben azt várnánk, hogy az egyenletek különbözőképpen viselkednek, attól függően, hogy az idő előre vagy hátra halad," - magyarázza Rocco. Azonban a nyílt kvantumrendszerekben az egyenletek módosult formája lehetővé tette, hogy az idő szimmetrikus legyen: mindkét irány egyformán lehetséges.

Entrópia és az idő szimmetriája

A kutatók modelljében az entrópia kulcsszerepet játszik. A termodinamika második főtétele szerint az entrópia mindig nő, függetlenül attól, hogy az idő merre tart. Ez azt jelenti, hogy akár előre, akár hátra mozog az idő, a rendszer rendezetlensége nő. Ha a tej kiömlik, nem folyik vissza a pohárba, de a kutatók szerint az idő hátrafelé mozgása esetén is kiömlene, csak a "múlt" irányába. Rocco ezt "ikerentrópiának" nevezi: az entrópia mindkét időirányban nő, de különböző irányokba.

Ez a felfedezés alapjaiban kérdőjelezi meg az idő aszimmetriájáról alkotott elképzeléseinket. Kvantumszinten az idő szimmetrikus lehet, vagyis egy adott pillanatból kiindulva az idő nyila ugyanolyan valószínűséggel indulhat a jövő, mint a múlt felé. Ez azonban nem jelenti azt, hogy időutazásról van szó.

"Ennek semmi köze az időutazáshoz vagy időgép építéséhez," - hangsúlyozza Rocco. Ehelyett a kutatás azt mutatja, hogy matematikai értelemben két időirány egyformán lehetséges, de miután az idő "kiválaszt" egy irányt, a folyamatok a megszokott módon, például az entrópia növekedésével, folytatódnak.

Mit jelent ez a makrovilágra nézve?

Bár a kutatás a kvantummechanika világában zajlott, eredményei hatással lehetnek a termodinamikára, a kozmológiára és a kvantummechanika más területeire. Például egyes elméletek szerint az ősrobbanás pillanatában két univerzum keletkezhetett, amelyek ellentétes időirányban haladnak. Rocco csapata nem igazolta ezt az elméletet, de modelljük új keretet adhat az idő kozmológiai szerepének megértéséhez.

A felfedezés gyakorlati alkalmazásai egyelőre nem világosak. Rocco szerint nehéz megjósolni, milyen technológiai újítások fakadhatnak ebből, de a kutatás mély filozófiai kérdéseket vet fel a valóság természetéről. Az idő kétirányúsága azt sugallja, hogy a világ, ahogyan mi tapasztaljuk, csak az egyik lehetséges forgatókönyv. Egy másik univerzumban, ahol az idő hátrafelé folyik, a tej ugyanúgy kiömlik, de az óra számlapja visszafelé forog.

Az idő újragondolása

A kutatás eredményei egyszerre nyújtanak világosságot és bonyolítják az idő fogalmát. Az idő nyila, amely eddig egyértelműen előre mutatott, most kétirányú lehetőséggé vált. Ez a szimmetria új perspektívát kínál a fizika alapkérdéseire, miközben emlékeztet bennünket arra, hogy a világegyetem titkai még mindig sok felfedeznivalót tartogatnak.

Rocco egy város úthálózatához hasonlítja az idő működését: "Látjuk az utakat, de még nem tudjuk, merre halad a forgalom." A kutatók most azon dolgoznak, hogy megértsék, mi dönti el, hogy az idő nyila melyik irányba indul. Ez a kérdés nemcsak a kvantummechanika, hanem a világegyetem eredetének megértésében is kulcsfontosságú lehet.

Az idő, amely eddig olyan biztosnak tűnt, most új arcát mutatja. Lehet, hogy körülöttünk, a kvantumvilágban, az idő már régóta két irányba folyik - és mi csak most kezdjük ezt észrevenni. (2)

(1) - https://www.nature.com/articles/s41598
(2) - https://www.popularmechanics.com/pre