Как квантовая механика создает время из ничего: новая теория, которая дополняет наше понимание реальности

Время — одна из самых загадочных и фундаментальных концепций в физике. Мы все испытываем время как поток событий, но что же такое время с точки зрения квантовой механики? Существует ли время как объективная реальность или оно является лишь иллюзией, возникающей из взаимодействия квантовых систем с окружающей средой? В этой статье я хочу рассказать о недавнем научном исследовании, которое предлагает новый взгляд на природу времени в квантовом мире.

Исследование под названием «Emergence of Time from Quantum Interaction with the Environment» было опубликовано в журнале Physical Review Letters в 2023 году. Авторы статьи — Себастьян Гемсхайм и Ян Рост из Макс-Планковского института физики сложных систем в Дрездене, Германия. Они развивают идею, которая была предложена еще в 1983 году Дональдом Пейджем и Уильямом Вуттерсом. Пейдж и Вуттерс утверждали, что время возникает для наблюдателя, который отделяет себя от окружающей среды и рассматривает ее как часы. Таким образом, время становится относительным понятием, зависящим от состояния наблюдателя и среды.

Однако, Пейдж и Вуттерс не учитывали взаимодействие между наблюдателем и средой, которое неизбежно присутствует в реальных физических системах. Гемсхайм и Рост показали, что такое взаимодействие не разрушает концепцию времени как эмергентного свойства, а наоборот, делает ее более общей и универсальной. Они вывели уравнение Шредингера для наблюдателя из энергетического состояния глобальной системы, состоящей из наблюдателя, среды и их взаимодействия. Уравнение Шредингера описывает динамику квантовой системы во времени. Гемсхайм и Рост показали, что такое уравнение можно получить даже если глобальная система находится в стационарном состоянии, то есть не зависит от времени. В этом случае время появляется как параметр, который характеризует изменение состояния наблюдателя под влиянием среды.

Этот результат согласуется с другими концепциями возникновения времени, в которых учитывается взаимодействие, но при этом используется полуклассическое приближение для среды. Гемсхайм и Рост не делают такого приближения и рассматривают среду как полностью квантовую систему. Это позволяет им учесть эффекты квантовой запутанности между наблюдателем и средой, которые могут приводить к сложным и необычным эволюциям наблюдателя. Таким образом, они добавляют недостающее звено к относительной теории времени, открывая ее для динамических явлений взаимодействующих систем и запутанных квантовых состояний.

В заключение, я хочу подчеркнуть, что исследование Гемсхайма и Роста не претендует на окончательное решение проблемы времени в квантовой механике. Оно скорее представляет собой интересный и оригинальный вклад в эту сложную и философскую тему. Оно также демонстрирует, что квантовая механика может порождать новые и неожиданные концепции, которые заставляют нас переосмыслить наше понимание реальности.