Dokážeme zmeniť smer plynutia času? Prelomový výskum našiel riešenie na najväčšie problémy vo fyzike
Autori štúdie vo svojej práci popísali správanie vĺn na hranici dvoch médií a všimli si naozaj pozoruhodnú vlastnosť.
Keď svetlo nejakým spôsobom interaguje s hmotou, spomaľuje sa. O tomto fenoméne vie veda už dlhú dobu a väčšinu týchto interakcií uspokojivo vysvetľujú existujúce zákony.
Svetlo môže napríklad dopadať na určitý povrch. Vedci zistia ako vyzerá vlna na oboch stranách tohto povrchu a následne tieto dve vlny prepoja spolu. Problém je, že na hranici musí svetlo prejsť akceleráciou, ktorú zatiaľ vedci nedokázali pochopiť. Nová štúdia z Tampere University v tomto smere prináša do záhady viac svetla.
Základom štúdie bol predpoklad, že rýchlosť vlny nie je vždy konštantná. Keď autori predpokladali, že rýchlosť vlny sa môže časom meniť, vytvorili rovnicu, ktorú nazvali rovnica akcelerujúcej vlny. Priznali však, že napísať túto rovnicu bolo oveľa jednoduchšie ako ju vyriešiť.
“Riešenie rovnice nedávalo žiaden zmysel. Potom som si začal uvedomovať, že vlna sa správa spôsobmi, ktoré pripomínajú relativistické efekty,” tvrdí jeden z autorov štúdie, Matias Koivurova.
Istú dobu ostal výskum na mŕtvom bode, no s pomocou vedca menom Marco Ornigotti sa dokázal pohnúť. Riešenia rovnice, ktoré dávajú zmysel, si vyžadujú neustálu referenčnú rýchlosť, ktorou je rýchlosť svetla vo vákuu. Keď na toto výskumníci prišli, ostatok začal dávať zmysel. Nakoniec dospeli aj k objavu, ktorý označili ako prelomový.
Jasne dané plynutie času
Výskumníci prišli na to, že v probléme akcelerujúcich vĺn existuje jasne dané smerovanie času, takzvaná “časová šípka”. Rovnice akcelerujúcej vlny totiž majú správne riešenie len keď čas plynie dopredu, nemôže plynúť vzad.
Neprehliadnite
“Bežne plynutie času určuje termodynamika. Narastajúca entropia, teda miera neusporiadanosti sústavy, ukazuje v akom smere plynie čas. Termodynamika nás učí, že entropia časom narastá, nemôže klesať,” vysvetlil Koivurova.
Ak by čas plynul opačne, entropia by prirodzene klesala, až kým by systém nedosiahol najnižšieho bodu. Potom by začala narastať opäť. V prípade “veľkých vecí”, teda všetkého s čím sa v praxi stretávame, sa entropia a čas pohybuje jasne daným smerom, dopredu. Pre samotné častice však neexistuje nič, čo by jasne určovalo plynutie času.
Rovnica, ktorú autori štúdie navrhli, dokáže popísať funkcie všetkých typov vĺn. Zároveň to ale naznačuje aj to, že jasne dané plynutie času môže byť všeobecnou vlastnosťou prírody. Vo svete fyziky existuje večná debata o tom, čo sa stane s hybnosťou vlny keď prechádza médiom. To je známe aj ako Abraham-Minkowského kontroverzia. Minkowski tvrdil, že sa hybnosť zvyšuje, zatiaľ čo Abraham trval na tom, že sa znižuje.
Autori štúdie naznačujú, že sa s hybnosťou vlny nestane nič. Zachovať si hybnosť dokáže vlna vďaka relativistickým efektom. Vedci zistili, že vlne môžu pripísať “riadny čas”, ktorý je rovnaký ako riadny čas, ktorý sa spomína vo všeobecnej teórii relativity.
Vlny pociťujú čas, ktorý sa líši od laboratórneho času. Akcelerujúce vlny pociťujú dilatáciu času a ich dĺžka sa znižuje. Práve táto kontrakcia dĺžky vyvoláva dojem, že sa hybnosť vlny v médiu nezachováva. Výskumníci môžu v ďalších výskumoch nahliadnuť viac do tajomstiev vĺn ale aj zistiť, prečo má čas svoj preferovaný smer.
Komentáre