დროის გამოცანა
დრო ყოველთვის პრობლემა იყო. ჯერ ერთი, ყველაზე ბრწყინვალე გონებასაც კი გაუჭირდა იმის გაგება, თუ რა იყო სინამდვილეში დრო. დღეს, როცა გვეჩვენება, რომ ეს გარკვეულწილად გვესმის, ბევრს მიაჩნია, რომ ამის გარეშე, ყოველ შემთხვევაში, ტრადიციული გაგებით, უფრო კომფორტული იქნება.
"" დაწერა ისააკ ნიუტონმა. მას სჯეროდა, რომ დროის ჭეშმარიტად გაგება მხოლოდ მათემატიკურად შეიძლებოდა. მისთვის, ერთგანზომილებიანი აბსოლუტური დრო და სამყაროს სამგანზომილებიანი გეომეტრია იყო ობიექტური რეალობის დამოუკიდებელი და ცალკეული ასპექტები და აბსოლუტური დროის ყოველ მომენტში სამყაროში ყველა მოვლენა ერთდროულად ხდებოდა.
თავისი ფარდობითობის სპეციალური თეორიით აინშტაინმა ამოიღო ერთდროული დროის ცნება. მისი იდეის თანახმად, ერთდროულობა არ არის მოვლენებს შორის აბსოლუტური ურთიერთობა: ის, რაც ერთდროულად არის ერთ საცნობარო ჩარჩოში, აუცილებლად არ იქნება ერთდროულად მეორეში.
აინშტაინის დროის გაგების მაგალითია კოსმოსური სხივების მიონი. ეს არის არასტაბილური სუბატომური ნაწილაკი, რომლის სიცოცხლის საშუალო ხანგრძლივობაა 2,2 მიკროწამი. ის წარმოიქმნება ზედა ატმოსფეროში და მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ მოველით, რომ ის გაივლის მხოლოდ 660 მეტრს (შუქის სიჩქარით 300 კმ/წმ) დაშლამდე, დროის გაფართოების ეფექტები საშუალებას აძლევს კოსმოსურ მიონებს 000 კილომეტრზე მეტი იმოგზაურონ დედამიწის ზედაპირზე. და შემდგომ. . დედამიწასთან საცნობარო ჩარჩოში მიონები უფრო დიდხანს ცოცხლობენ მათი მაღალი სიჩქარის გამო.
1907 წელს აინშტაინის ყოფილმა მასწავლებელმა ჰერმან მინკოვსკიმ შემოიღო სივრცე და დრო როგორც. სივრცე-დრო იქცევა როგორც სცენა, რომელშიც ნაწილაკები მოძრაობენ სამყაროში ერთმანეთთან შედარებით. თუმცა, სივრცე-დროის ეს ვერსია არასრული იყო (იხილეთ ასევე: ). იგი არ მოიცავდა გრავიტაციას მანამ, სანამ აინშტაინმა ფარდობითობის ზოგადი თეორია არ შემოიღო 1916 წელს. სივრცე-დროის ქსოვილი არის უწყვეტი, გლუვი, დახრილი და დეფორმირებული მატერიისა და ენერგიის არსებობით (2). გრავიტაცია არის სამყაროს გამრუდება, რომელიც გამოწვეულია მასიური სხეულებით და ენერგიის სხვა ფორმებით, რომელიც განსაზღვრავს ობიექტებს. ეს გამრუდება დინამიურია, მოძრაობს ობიექტების მოძრაობისას. როგორც ფიზიკოსი ჯონ უილერი ამბობს, „სივრცე დრო იკავებს მასას, ეუბნება, თუ როგორ უნდა იმოძრაოს, და მასა იკავებს სივრცე-დროს, ეუბნება, თუ როგორ უნდა მოიხვიოს“.
2. აინშტაინის სივრცე-დრო
დრო და კვანტური სამყარო
ფარდობითობის ზოგადი თეორია დროის მსვლელობას უწყვეტად და ფარდობითად თვლის და დროის მსვლელობას არჩეულ ნაჭერში უნივერსალურ და აბსოლუტურად მიიჩნევს. 60-იან წლებში წარმატებულმა მცდელობამ, გააერთიანოს მანამდე შეუთავსებელი იდეები, კვანტური მექანიკა და ფარდობითობის ზოგადი თეორია, გამოიწვია ის, რაც ცნობილია როგორც უილერ-დევიტის განტოლება, ნაბიჯი თეორიისკენ. კვანტური გრავიტაცია. ამ განტოლებამ გადაჭრა ერთი პრობლემა, მაგრამ შექმნა მეორე. დრო არანაირ როლს არ თამაშობს ამ განტოლებაში. ამან გამოიწვია ფიზიკოსებს შორის დიდი დაპირისპირება, რომელსაც ისინი დროის პრობლემას უწოდებენ.
კარლო როველი (3), თანამედროვე იტალიელ ფიზიკოსს აქვს გარკვეული აზრი ამ საკითხზე. “, - წერს ის წიგნში „დროის საიდუმლო“.
3. კარლო როველი და მისი წიგნი
ისინი, ვინც ეთანხმებიან კვანტური მექანიკის კოპენჰაგენის ინტერპრეტაციას, თვლიან, რომ კვანტური პროცესები ემორჩილება შროდინგერის განტოლებას, რომელიც დროში სიმეტრიულია და წარმოიქმნება ფუნქციის ტალღის კოლაფსიდან. ენტროპიის კვანტურ მექანიკურ ვერსიაში, როდესაც ენტროპია იცვლება, სითბო კი არ მიედინება, არამედ ინფორმაცია. ზოგიერთი კვანტური ფიზიკოსი ამტკიცებს, რომ იპოვეს დროის ისრის წარმოშობა. ისინი ამბობენ, რომ ენერგია იშლება და ობიექტები სწორდება, რადგან ელემენტარული ნაწილაკები ერთმანეთთან აკავშირებენ, როდესაც ისინი ურთიერთქმედებენ „კვანტური ჩახლართულობის“ სახით. აინშტაინი თავის კოლეგებთან პოდოლსკისთან და როზენთან ერთად ასეთ ქცევას შეუძლებლად მიიჩნევდა, რადგან ეწინააღმდეგებოდა მიზეზობრიობის ადგილობრივ რეალისტურ შეხედულებას. როგორ შეუძლიათ ერთმანეთისგან შორს მდებარე ნაწილაკები ერთდროულად ურთიერთქმედონ ერთმანეთთან, ჰკითხეს მათ.
1964 წელს მან შეიმუშავა ექსპერიმენტული ტესტი, რომელმაც უარყო აინშტაინის პრეტენზია ეგრეთ წოდებული ფარული ცვლადების შესახებ. აქედან გამომდინარე, გავრცელებულია მოსაზრება, რომ ინფორმაცია მოძრაობს ჩახლართულ ნაწილაკებს შორის, პოტენციურად უფრო სწრაფად, ვიდრე სინათლეს შეუძლია. რამდენადაც ვიცით, დრო არ არსებობს ჩახლართული ნაწილაკები (4).
ებრაული უნივერსიტეტის ფიზიკოსთა ჯგუფმა ელი მეგიდიშის ხელმძღვანელობით იერუსალიმში 2013 წელს განაცხადა, რომ მათ მიაღწიეს წარმატებით ჩახლართვა ფოტონები, რომლებიც დროულად არ თანაარსებობდნენ. პირველი, პირველ ეტაპზე მათ შექმნეს ჩახლართული წყვილი ფოტონები, 1-2. ცოტა ხნის შემდეგ მათ გაზომეს ფოტონის 1-ის პოლარიზაცია (თვისება, რომელიც აღწერს სინათლის რხევის მიმართულებას) – ამით „მოკლავს“ მას (II ეტაპი). ფოტონი 2 გაიგზავნა მოგზაურობაში და ჩამოყალიბდა ახალი ჩახლართული წყვილი 3-4 (საფეხური III). შემდეგ ფოტონი 3 გაზომეს მოგზაურ ფოტონ 2-თან ერთად ისე, რომ ჩახლართულობის კოეფიციენტი ძველი წყვილებიდან (1-2 და 3-4) „შეიცვალა“ ახალ კომბინირებულ 2-3-მდე (IV ნაბიჯი). გარკვეული დროის შემდეგ (V სტადია) გაზომილია ერთადერთი გადარჩენილი ფოტონი 4-ის პოლარობა და შედეგები შედარებულია დიდი ხნის მკვდარი ფოტონის 1-ის პოლარიზაციასთან (უკან II სტადიაში). შედეგი? მონაცემებმა გამოავლინა კვანტური კორელაციების არსებობა 1 და 4 ფოტონებს შორის, "დროებით არალოკალური". ეს ნიშნავს, რომ ჩახლართულობა შეიძლება მოხდეს ორ კვანტურ სისტემაში, რომლებიც არასდროს არსებობდნენ დროში.
მეგიდიში და მის კოლეგებს არ შეუძლიათ არ გამოთქვან სპეკულირება მათი შედეგების შესაძლო ინტერპრეტაციების შესახებ. შესაძლოა, მეორე საფეხურზე ფოტონის 1-ის პოლარიზაციის გაზომვა რატომღაც მიმართავს მე-4-ის მომავალ პოლარიზაციას, ან ფოტონის 4-ის პოლარიზაციის გაზომვა V საფეხურზე, როგორღაც გადაწერს ფოტონის 1-ის წინა პოლარიზაციის მდგომარეობას. როგორც წინ, ისე უკან, კვანტური კორელაციები ვრცელდება. მიზეზობრივი სიცარიელისკენ ერთი ფოტონის სიკვდილსა და მეორის დაბადებას შორის.
რას ნიშნავს ეს მაკრო მასშტაბით? მეცნიერები, რომლებიც განიხილავენ შესაძლო შედეგებზე, საუბრობენ იმის შესახებ, რომ ჩვენმა დაკვირვებამ ვარსკვლავების შუქზე რატომღაც კარნახობდა ფოტონების პოლარიზაციას 9 მილიარდი წლის წინ.
ამერიკელმა და კანადელმა ფიზიკოსთა წყვილმა, მეთიუ ს. ლეიფერმა კალიფორნიის ჩეპმენის უნივერსიტეტიდან და მეთიუ ფ. პუსიმ ონტარიოში თეორიული ფიზიკის პერიმეტრის ინსტიტუტიდან, რამდენიმე წლის წინ შენიშნეს, რომ თუ არ დავიცავთ იმ ფაქტს, რომ აინშტაინი. ნაწილაკზე გაკეთებული გაზომვები შეიძლება აისახოს წარსულში და მომავალში, რაც ამ სიტუაციაში არარელევანტური ხდება. ზოგიერთი ძირითადი ვარაუდის გადაფორმების შემდეგ, მეცნიერებმა შეიმუშავეს მოდელი, რომელიც ეფუძნება ბელის თეორემას, რომელშიც სივრცე გარდაიქმნება დროში. მათი გამოთვლები გვიჩვენებს, თუ რატომ ვცდებით წინააღმდეგობებს, თუ ვივარაუდებთ, რომ დრო ყოველთვის წინ არის.
კარლ როველის აზრით, დროის ჩვენი ადამიანის აღქმა განუყოფლად არის დაკავშირებული იმასთან, თუ როგორ იქცევა თერმული ენერგია. რატომ ვიცით მხოლოდ წარსული და არა მომავალი? გასაღები, მეცნიერის აზრით, სითბოს ცალმხრივი ნაკადი თბილი ობიექტებიდან ცივებზე. ცხელ ყავაში ჩაგდებული ყინულის კუბიკი ყავას აგრილებს. მაგრამ პროცესი შეუქცევადია. ადამიანი, როგორც ერთგვარი „თერმოდინამიკური მანქანა“, მიჰყვება დროის ამ ისარს და ვერ იგებს სხვა მიმართულებას. ”მაგრამ თუ მე დავაკვირდები მიკროსკოპულ მდგომარეობას, - წერს როველი, - განსხვავება წარსულსა და მომავალს შორის ქრება... საგნების ელემენტარულ გრამატიკაში არ არსებობს განსხვავება მიზეზსა და ეფექტს შორის.
დრო იზომება კვანტურ წილადებში
ან იქნებ დრო შეიძლება იყოს კვანტური? ახლახან გაჩენილი ახალი თეორია ვარაუდობს, რომ დროის უმცირესი წარმოსახვითი ინტერვალი არ შეიძლება აღემატებოდეს წამის მილიარდი მემილიონედს. თეორია მიჰყვება კონცეფციას, რომელიც მინიმუმ საათის ძირითადი თვისებაა. თეორეტიკოსების აზრით, ამ მსჯელობის შედეგებმა შეიძლება ხელი შეუწყოს „ყველაფრის თეორიის“ შექმნას.
კვანტური დროის კონცეფცია ახალი არ არის. კვანტური გრავიტაციის მოდელი გვთავაზობს, რომ დრო იყოს კვანტური და ჰქონდეს გარკვეული ტკიპის სიჩქარე. ეს ციკლი არის უნივერსალური მინიმალური ერთეული და არც ერთი დროის განზომილება არ შეიძლება იყოს ამაზე ნაკლები. თითქოს სამყაროს საფუძველში არსებობდეს ველი, რომელიც განსაზღვრავს მასში არსებული ყველაფრის მოძრაობის მინიმალურ სიჩქარეს, რაც მასას აძლევს სხვა ნაწილაკებს. ამ უნივერსალური საათის შემთხვევაში, „მასის მიცემის ნაცვლად, ის მოგცემთ დროს“, განმარტავს ერთი ფიზიკოსი, რომელიც გვთავაზობს დროის კვანტიზაციას, მარტინ ბოჯოვალდი.
ასეთი უნივერსალური საათის სიმულირებით, მან და მისმა კოლეგებმა პენსილვანიის სახელმწიფო კოლეჯში შეერთებულ შტატებში აჩვენეს, რომ ეს განსხვავებას მოახდენს ხელოვნურ ატომურ საათებში, რომლებიც იყენებენ ატომურ ვიბრაციას ყველაზე ზუსტი შედეგების მისაღებად. დროის გაზომვები. ამ მოდელის მიხედვით, ატომური საათი (5) ზოგჯერ არ იყო სინქრონიზებული უნივერსალურ საათთან. ეს შეზღუდავს დროის გაზომვის სიზუსტეს ერთ ატომურ საათზე, რაც იმას ნიშნავს, რომ ორი განსხვავებული ატომური საათი შეიძლება არ ემთხვეოდეს გასული პერიოდის ხანგრძლივობას. იმის გათვალისწინებით, რომ ჩვენი საუკეთესო ატომური საათები შეესაბამება ერთმანეთს და შეუძლიათ გაზომონ ტკიპები 10-19 წამამდე, ან მეათედი მილიარდი წამის მეათედი, დროის ძირითადი ერთეული არ შეიძლება იყოს 10-33 წამზე მეტი. ეს არის ამ თეორიის შესახებ სტატიის დასკვნები, რომელიც გამოქვეყნდა 2020 წლის ივნისში ჟურნალში Physical Review Letters.
5. ლუტეტიუმზე დაფუძნებული ატომური საათი სინგაპურის ეროვნულ უნივერსიტეტში.
დროის ასეთი საბაზისო ერთეულის არსებობის ტესტირება ჩვენს ამჟამინდელ ტექნოლოგიურ შესაძლებლობებს აღემატება, მაგრამ მაინც უფრო ხელმისაწვდომი ჩანს, ვიდრე პლანკის დროის გაზომვა, რომელიც არის 5,4 × 10–44 წამი.
პეპლის ეფექტი არ მუშაობს!
დროის კვანტური სამყაროდან ამოღებას ან მის კვანტიზაციას შეიძლება საინტერესო შედეგები მოჰყვეს, მაგრამ მოდი ვიყოთ გულახდილები, პოპულარულ ფანტაზიას სხვა რამ ამოძრავებს, კერძოდ დროში მოგზაურობა.
დაახლოებით ერთი წლის წინ, კონექტიკუტის უნივერსიტეტის ფიზიკის პროფესორმა რონალდ მალეტმა განუცხადა CNN-ს, რომ მან დაწერა სამეცნიერო განტოლება, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც საფუძველი. რეალური დროის მანქანა. მან კი ააგო მოწყობილობა თეორიის ძირითადი ელემენტის საილუსტრაციოდ. მას მიაჩნია, რომ ეს თეორიულად შესაძლებელია დროის მარყუჟად გადაქცევარაც დროში წარსულში მოგზაურობის საშუალებას მისცემდა. მან პროტოტიპიც კი შექმნა, სადაც ნაჩვენებია, თუ როგორ შეუძლიათ ლაზერებს ამ მიზნის მიღწევაში დახმარება. უნდა აღინიშნოს, რომ მალეტის კოლეგები არ არიან დარწმუნებულნი, რომ მისი დროის მანქანა ოდესმე განხორციელდება. მალეტიც კი აღიარებს, რომ მისი იდეა ამ ეტაპზე სრულიად თეორიულია.
2019 წლის ბოლოს, New Scientist-მა იტყობინება, რომ ფიზიკოსებმა ბარაკ შოშანიმ და იაკობ ჰაუზერმა კანადის პერიმეტრის ინსტიტუტიდან აღწერეს გამოსავალი, რომელშიც ადამიანს თეორიულად შეეძლო მოგზაურობა ერთიდან. ახალი ამბების არხი მეორეზე, გავლის ხვრელის მეშვეობით სივრცე-დრო ან გვირაბი, როგორც ამბობენ, "მათემატიკურად შესაძლებელია". ეს მოდელი ვარაუდობს, რომ არსებობს სხვადასხვა პარალელური სამყარო, რომლებშიც ჩვენ შეგვიძლია ვიმოგზაუროთ და აქვს სერიოზული ნაკლი - დროში მოგზაურობა არ ახდენს გავლენას მოგზაურების საკუთარ ვადებზე. ამ გზით თქვენ შეგიძლიათ გავლენა მოახდინოთ სხვა კონტინუუმებზე, მაგრამ ის, საიდანაც დავიწყეთ მოგზაურობა, უცვლელი რჩება.
და რადგან ჩვენ ვიმყოფებით სივრცე-დროის კონტინუაში, მაშინ დახმარებით კვანტური კომპიუტერი დროში მოგზაურობის სიმულაციისთვის მეცნიერებმა ახლახან დაამტკიცეს, რომ კვანტურ სფეროში არ არსებობს „პეპლის ეფექტი“, როგორც ეს ბევრ სამეცნიერო ფანტასტიკურ ფილმსა და წიგნში ჩანს. კვანტურ დონეზე ექსპერიმენტებში, დაზიანებული, ერთი შეხედვით თითქმის უცვლელი, თითქოს რეალობა იკურნება. სტატია ამ თემაზე გამოჩნდა ამ ზაფხულს Psyical Review Letters-ში. „კვანტურ კომპიუტერზე არ არსებობს პრობლემები არც საპირისპირო ევოლუციის სიმულაციასთან დაკავშირებით, არც პროცესის წარსულში გადატანის პროცესის სიმულაციასთან დაკავშირებით“, განმარტა მიკოლაი სინიცინმა, ლოს ალამოსის ეროვნული ლაბორატორიის თეორიული ფიზიკოსი. კვლევის ავტორი. მუშაობა. „ჩვენ ნამდვილად შეგვიძლია დავინახოთ, რა მოუვა რთულ კვანტურ სამყაროს, თუ დროში დავბრუნდებით, დავამატებთ გარკვეულ ზიანს და დავბრუნდებით. ჩვენ აღმოვაჩენთ, რომ ჩვენი პირველყოფილი სამყარო გადარჩა, რაც ნიშნავს, რომ კვანტურ მექანიკაში არ არსებობს პეპლის ეფექტი.
ეს ჩვენთვის დიდი დარტყმაა, მაგრამ ასევე კარგი ამბავი ჩვენთვის. სივრცე-დროის კონტინუუმი ინარჩუნებს მთლიანობას, არ აძლევს საშუალებას მცირე ცვლილებებს გაანადგუროს იგი. რატომ? ეს საინტერესო კითხვაა, მაგრამ ცოტა განსხვავებული თემაა, ვიდრე თავად დრო.
