Aja tagurpidine liikumine toimub jäljetult

Isegi kõige elementaarsemad füüsikaseadused ei ütle, et aeg peaks tingimata liikuma ainult ühes suunas. Ometi on suurem osa sündmusi pöördumatud — katkilöödud munad ei koondu spontaanselt tagasi tervikuks ning leige vee lombikestest ei teki jääkuubikuid. Miks?

Värske teadusuuring annab mõista, et aja taoline suunavektor tuleneb kvantmehhaanilisest amneesiast, mis kustutab kõik jäljed sellistest sündmustest, vahendab NewScientist.

Meie ajataju piiritleb termodünaamika teine seadus, mis sedastab, et ükskõik milline suletud süsteem — kinnisesse kasti paigutatud osakestest kogu olemasoleva universumini — saab muutuda ainult vähem korrapäraseks. Sellise korrastamatuse määr, mida nimetatakse entroopiaks, saab ainult kasvada.

Suuremõõtmeliste objektide maailmas seostatakse entroopiat soojuse voolamisega; temperatuur liigub alati kuumalt objektilt külmemale. Muudatust entroopias võib kirjeldada ka informatsioonivoona: mida suurem on süsteemi entroopia, seda vähem informatsiooni see sisaldab.

Kvantmaailmas suureneb osakestega täidetud kasti entroopia — ja kahaneb selles sisalduv teave — siis, kui kasvab selle põimitus (ingl entanglement) välismaailmaga.

Kasti väline vaatleja võib sellega rohkem põimuda. Taoline põimitus,  millega kaasneb osakestes sisalduva teabe kadu, suurendab vaatlejale kättesaadava info hulka.

Selles kontekstis võivad entroopia lakkamatu kasv ja seega ka termodünaamika teine seadus osutuda lihtsalt illusiooniks, kvantmehhaanika tekitatud efektiks, leiab Massachusettsi tehnoloogiainstituudi teadur Lorenzo Maccone.

Jäljed kaovad

Kvantmehhaanika seadused on ajasümmeetrilised, mis tähendab, et aeg võib nende kohaselt voolata nii edas- kui tagurpidi. “Kui neid seaduseid aga hoolega uurida, võib näha, et kõik protsessid, mille käigus sündmused leiavad aset tagurpidi, võivad küll toimuda, kuid sellest protsessist ei jää absoluutselt mitte mingisuguseid jälgi,” ütleb ta.

Maccone väidab, et süsteemides, milles entroopia on kahanenud, kustutatakse sündmuste ja vaatlejate vahelised korrelatsioonid jälgi jätmata. Informatsiooni puudumise tõttu ei saa vaatlejad nagu meie selliseid sündmusi näha, sedastab ajakirjas Physical Review Letters avaldatud teadustöö.

Maccone kirjelduse kohaselt võivad purustatud munad end jälle terveks koguda küll, kuid me ei näe sellise sündmuse toimumist, sest infot selle kohta ei säilitata. Selline teave otse kui kustutatakse meie mälust.

Osakeste kvantmehhaanilise olemuse laiendamine makroskoopilisele “munademaailmale” on aga problemaatiline. Selleks, et idee igapäevastes mastaapides funktsioneeriks, peab kvantmehhaanika toimima väljaspool atomaartasandit, ütleb Maccone, ja meil pole tõendeid, mis kinnitaksid looduse kvantmehaanilist käitumist suuremates mastaapides.

Maailmade paljusus

Taoline oletus võiks paika pidada, kui õnnestub tõestada kvantmehhaanika polümaailmsuse tõlgendust, väidab Maccone. See stsenaarium postuleerib, et universum koosneb tegelikult hulgast rööpsetest universumitest, milliseid eksisteerib üks iga füüsikalise tõenäosuse kohta.

Termodünaamika teise seaduse asümmeetrilisuse ja meie enda maailmakogemuse vahelise seose üle “on varemgi mõtteid vahetatud, kuid väga mitteametlikus vormis”, tunnistab Illinois’ ülikooli füüsik Michael Weissmann. “Nüüdne uurimus paigutab sellised väited kindlamale pinnale.”

Weissmann rõhutab aga, et selgitus pole täielik, kuna rajaneb eeldusele, et inimestel on ajaga konkreetne suhe — et nad suudavad konstrueerida mälestusi ainult minevikust. “Uus tõlgendus ei asenda vajadust mingisuguse esialgse eelduse järele selle kohta, kuidas meie mõistused funktsioneerivad,” lisab ta.

Samuti ei heida uus töö valgust suuremale mõistatusele, miks sündis universum aine ja energia sellise ühtlase supina, kus entroopia määr on äärmiselt väike, osutab California tehnoloogiainstituudi teadur Sean Carroll. Kuna entroopia kujutab endast teatud ulatuses konkreetse konfiguratsiooni tõenäosuse määra, peetakse universumi lähteoleku entroopilisuse ulatust erakordselt ebatõenäoliseks.