In der Quantenwelt vergeht die Zeit unerwartet

„Die Zeit vergeht und kehrt nicht zurück.“ Es macht Sinn, dass er uns an Quebec erinnert. Aber wie spät ist es? In der Physik braucht es wirklich keine Definition. Es existiert für sich allein. Stellen Sie sicher, dass Sie einen Moment durch einen anderen ersetzen. Schließlich versichert er uns, dass die Gegenwart ständig erneuert wird. Allerdings taucht die Zeit in den Gleichungen erst bei Galileo (1564-1642) und dann bei Isaac Newton (1643-1727) auf. Als vollständig globale Einheit.

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Später stellte Albert Einstein (1879-1955) die Frage der Zeit. Nach seiner Relativitätstheorie gibt es viele geeignete Zeiten, in denen verschiedene Beobachter anwesend sind. Saubere Zeiten, die aus dem Takt geraten können, wenn sich die betroffenen Beobachter bewegen. Und wir beginnen, uns von der klassischen Erfahrung zu entfernen, mit der wir alle täglich Zeit haben. Eine Zeit, die vergeht und dazu anregt, sich zu entwickeln.

Laut Physikern vollzieht sich diese Evolution spontan in Richtung immer mehr ungeordneter Zustände. Länder des größeren Universums. Dies verhindert im Prinzip, dass sich der Zeitpfeil umdreht. Im Prinzip weil Forscher der Universität Bristol (UK) zeigt heute, dass im Quantenuniversum die Grenze zwischen der Zeit vorwärts und rückwärts verschwimmen kann. Systeme können sich gleichzeitig entlang zweier entgegengesetzter Zeitpfeile entwickeln.

Wenn Zeit mit Entropie zusammenhängt

Um das zu verstehen, lassen Sie uns diese Entropie-Geschichte noch einmal untersuchen. Wenn ein Phänomen eine große Menge an Entropie erzeugt, sagt uns die Physik, dass die Beobachtung seiner zeitlichen Umkehrung so unwahrscheinlich ist, dass es fast unmöglich wird. Aber wenn das Phänomen wenig Entropie erzeugt, stellen Sie sich doch einmal vor, dass die Möglichkeit einer Zeitumkehr möglich wird.

Forscher der University of Bristol verwenden eine tägliche Analogie. Das ist von der Zahnpasta, die wir jeden Morgen auf unsere Zahnbürste auftragen. Wenn wir sehen, dass er zu seinem Takt zurückkehrt, wissen wir mit Sicherheit, dass wir uns seit Beginn des Tages Wiederholungen angeschaut haben. Wenn wir jedoch ein wenig Druck auf die Tube ausüben, ist dies möglicherweise nicht der Fall, wenn Sie sie loslassen. Wenn Sie den Druck verringern, wird die Zahnpasta wieder hineingelegt.

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Die Geschichte von Schrödingers Katze, ob lebendig oder tot, veranschaulicht das der Quantenmechanik so wichtige Prinzip der Superposition.

Behalten wir diese Analogie im Hinterkopf und kehren wir zum Quantenbereich zurück. Diese Welt ist, wie wir wissen, eine seltsame Welt. Eine seiner Eigenschaften ist, dass es das gibt, was Physiker das Prinzip der Superposition nennen. Wenn nach diesem Prinzip zwei Zustände eines Quantensystems existieren können, dann kann sich dieses System auch gleichzeitig in diesen beiden Zuständen befinden. Die berühmte Geschichte von Schrödingers Katze, tot und lebendig in ihrer Kiste.

Indem sie dieses Prinzip auf den Zeitpfeil anwenden, schlagen Forscher der Universität Bristol vor, dass ein Quantensystem sehr kleine Mengen an Entropie produziert, ein System, das sich in die eine oder andere Zeitrichtung entwickeln kann – wie ein Stück Zahnpasta. Verlasse und betrete seine Röhre wieder – er muss sich auch in beide Richtungen gleichzeitig bewegen können.

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Praktische Anwendungen in Sicht?

Dass dieses Phänomen in unserer Welt nicht direkt beobachtet werden kann, wird niemanden überraschen. Angenommen, die Gesetze unseres Universums beruhen auf den Gesetzen der Quantenmechanik, könnten wir uns andererseits berechtigterweise fragen, warum wir in der Natur nie auf solche Überlagerungen des Zeitflusses stoßen.

Wenn Zeit allgemein als ein ständig wachsender Maßstab angesehen wird, zeigt diese Arbeit, dass zumindest in der Quantenwelt die Gesetze, die ihren Fluss bestimmen, tatsächlich komplexer sind, als sie scheinen. Vielleicht sollten Forscher überdenken, wie sie diese Größe in Kontexten betrachten, in denen die Gesetze der Quantenphysik von Bedeutung sind. Und manchmal spielt es eine entscheidende Rolle.

Neben der Frage nach der Definition von Zeit selbst könnte diese Arbeit auch praktische Implikationen haben. Auf der Seite der Quantenthermodynamik zum Beispiel. Das Platzieren eines quantitativen Systems in einer Lagerüberlagerung der Zeit kann die Leistung von thermischen Maschinen und Kühlschränken erheblich verbessern.