فیزیکدانان تایید کردند در جهان کوانتومی هم زمان تنها رو به جلو حرکت می‌کند

MacTavish · 8/9/19

برای اولین بار، ثابت شد که قوانین ترمودینامیک حتی در سطح کوانتمی نیز درست است. این بدان معناست که حتی در جهان کوانتمی هم آب ریخته شده جمع نمی‌شود.

زمان در حال حرکت است و به همین دلیل زندگی روزمره ی ما سپری می‌شود، این موضوع قانون دوم ترمودینامیک خوانده می‌شود. طبق همین قانون با گذشت زمان سیستم های مختلف آشفته تر و آنتروپی افزایش میابد. و این فرایند برگشت ناپذیر است که به همین دلیل زمان تنها رو به جلو حرکت می‌کند. اما فیزیکدانان نظری، پیش بینی کرده بودند که در سطح کوانتومی، این روند ممکن است در هر دو سمت حرکت کند. دلیل پیش بینی فیزیکدانان این بود که هنگام برخورد ذرات بسیار بسیار کوچک مانند معادله ی شرودینگر، تقارن زمانی به وجود آمده و برگشت پذیر هستند.” در تئوری، فرایند های رو به جلو و عقب میکروسکوپی غیر قابل تشخیص اند”

اکنون گروهی از فیزیکدانان به رهبری دانشگاه فدرال ABC در برزیل آزمایشی را به انجام رساندند که تایید کرده اند این نظریه ها با واقعیت مطابقت ندارند. در نتیجه، فرآیند های ترمودینامیکی در سیستم های کوانتومی هم غیر قابل بازگشتند. اما هنوز علت این موضوع مشخص نیست.

یکی از محققان، مائورو پاتر نوسترو از دانشگاه کویین در ایرلند می‌گوید:

آزمایش ما نشان می‌دهد ماهیت دنیامیک کوانتومی برگشت ناپذیر است، اما آزمایش انجام شده مشخص نکرد به طور تجری، چه امری باعث این موضوع در سطح میکروسکوپی و شروع پیکان زمان میشود.

نظر شما در مورد تست قوانین ترمودینامیک در یک سیستم کوانتومی چیست؟ اساسا دانشمندان باید بتوانند یک سیستم کوانتومی ایزوله خلق کنند تا معکوس شدن فرآیند طبیعی را در آن مشاهده کنند. اما متاسفانه این موضوع اصلا کار ساده ای نیست.

برای این آزمایش، محققان یک دسته اتم کربن ۱۳ در کلروفرم مایع به کار برده و بـ*ـو*سیله ی یک میدان مغناطیسی نوسانی اسپین آنها را وارونه کردند. آنها سپس با استفاده از پالس مغناظیسی دیگری اسپین ها را به عقب چرخاندند.

زیگا ( Zyga ) می‎‌نویسد:

اگر روند قابل برگشت بود، اسپین ها خودشان شروع به بازگشت می‌کردند اما اینطور نشده است.

در عوض آنچه دیده شد، گاهی اوقات پایین بودن سرعت چرخش اسپین اتم ها نسبت به اعمال شدن پالس های متناوب مغناطیسی منجر به جدا شدن سیستم از حالت تعادل می‌شود.

فیزیکدانان تایید کرده اند که پس از آزمایش، در حقیقت آنتروپی افزایش یافته است. این موضوع نشان دهنده این است که صرف نظر از کوچک بودن ذرات درگیر شده، روند ترمودینامیک برگشت ناپذیر است.

همه ی اینها بدان معنی است که حتی کوچکترین ذرات جهان تنها در یک سمت بردار زمان در حال حرکت هستند. این بحث ها قوانین میکروسکوپی فیزیک را به چالش می‌کشد. این موضوع نشان می‌دهد که چیز دیگری مانع برگشت پذیر شدن سیستم های کوانتومی می‌گردد.

فیزیکدانان در حال حاضر علاقمند هستند تا بفهمد که چیزی باعث این موضوع می‌شود. آنها بر این باورند که بینش جدیدی در مورد سیستم ها کوانتومی میتواند به پیشبرد ساخت دستگاه های کوانتومی کمک کند.

پاترنوسترو می‌گوید:

هر پیشرفتی در زمینه مدیریت فرآیند های ترمودینامیکی محدود به سطح کوانتومی، یک گام به جلو در جهت تحقق خلق ترموماشین ها است که می‌تواند از قوانین مکانیک کوانتومی برای غلبه بر محدودیت عملکرد دستگاه های کلاسیک استفاده کند.

در حال حاضر چیزی که ما می‌توانیم از این پژوهش به دست آوریم، این است که زمان حتی در مقایس اتمی به گذشته بازنمی‌گردد.