Время – это одна из самых загадочных категорий, которая управляет всем: от ритма нашей жизни до законов Вселенной. Но что это на самом деле? Реально ли оно, или лишь удобная концепция для описания изменений? Вопросов слишком много, но даже лучшие умы не могут дать полноценные ответы, которые бы полностью объясняли существующие противоречия. Классическая механика Ньютона рассматривала время как нечто абсолютное, текущее одинаково для всех. Со временем теория относительности Альберта Эйнштейна изменила научное представление об этом феномене. Сегодня время – это неотделимая часть пространства, а вместе они образуют четырёхмерный континуум. Оказалось, что течение времени зависит от скорости движения и гравитации. Чем быстрее вы движетесь или чем сильнее гравитация, тем медленнее для вас идёт время.

Формально путешествия во времени физика не исключает. С прошлым могут возникнуть проблемы, но прыжки в будущее кажутся учёным теоретически возможными. Эффект замедления времени уже доказан экспериментами с атомными часами, отправленными на орбиту: они действительно шли медленнее, чем их аналоги на Земле. С прошлым всё сложнее. Так, существуют гипотетические решения уравнений общей теории относительности, такие как «червоточины», представляющие собой тоннели в пространстве-времени, которые могли бы соединять разные моменты времени. Увы, но даже сегодня существование подобных объектов остаётся исключительно теоретическим. Мало того, даже если со временем мы и обнаружим «кротовые норы», то стабильность таких конструкций под большим вопросом. Вселенная ставит перед нами всё новые вызовы, но физики не собираются сдаваться. В попытке раскрыть тайну направления времени ученые из Университета Суррея (Томас Гафф, Чинталпати Умашанкар Шастри и Андреа Рокко) провели исследование, углубившись в мир квантовой механики. Они смоделировали нечто вроде «горячей квантовой ванны» и наблюдали за тем, как частицы ведут себя во временном потоке.  

Удивительно, но полученные выводы противоречат здравому смыслу и всему тому, что мы с вами знаем о времени. Оказывается, в квантовом мире время способно течь в обе стороны с равной вероятностью. Казалось бы, открытие потрясающее, но оно лишь подтверждает известную симметрию физических законов. Если смотреть на уравнения, описывающие поведение элементарных частиц, то невозможно сказать, в каком направлении разворачивается история: вперёд или назад. Хотя наш опыт и подсказывает, что время движется лишь в одну сторону, физика остаётся равнодушной к этому ограничению. На фундаментальном уровне нет никаких барьеров, запрещающих процессам идти вспять. Но почему тогда мы никогда не видим, как разбитое яйцо собирается обратно в скорлупу? Физики уже давно пытаются найти разгадку, анализируя расширение Вселенной – от упорядоченного состояния к состоянию с высокой энтропией. Некоторые физики выдвигают гипотезы, согласно которым в игру может вступать запутанность частиц, связывающая их с окружающей средой. Сегодня всё это не выходит за пределы теорий, доказать ни одну из которых люди пока не способны. 

В ходе указанного выше эксперимента, группа исследователей решила выяснить, могут ли уравнения, описывающие квантовую механику, сами по себе задавать необратимое направление времени. Они использовали математическую модель под названием цепь Маркова – сложный метод, который позволяет анализировать процессы, зависящие только от их текущего состояния, без учёта прошлого. В такой системе квантовое состояние может либо плавно двигаться вперёд, либо свободно колебаться между будущим и прошлым. Результаты оказались интригующими: как бы учёные ни искали в уравнениях намёки на временную асимметрию, они не нашли ни единого признака того, что прошлое и будущее как-то выделены. Выводы однозначны: время представляет собой иллюзию, существующую только в нашем восприятии. Но в таком случае возникает и другой вопрос: если время действительно может течь в обе стороны на квантовом уровне, почему же в нашем мире оно движется только вперёд? Не исключено, что ответ скрывается в термодинамике. В отличие от теоретической «квантовой ванны», настоящая горячая ванна неизбежно остынет, теряя энергию в безграничное пространство.  

Важно отметить, что результаты исследования никак не противоречат законам термодинамики. Хотя на квантовом уровне временная симметрия сохраняется, в макромире работает жёсткий закон: Вселенная неуклонно движется к состоянию с максимальной энтропией. Возможно, разгадка кроется в самой истории времени. Если время способно свободно колебаться в обе стороны в микроскопическом масштабе, то на другом конце Большого взрыва может существовать альтернативное направление – отражение нашей реальности, где будущее помнят так же чётко, как мы помним прошлое. Сегодня нет никаких сомнений, что время представляет собой крайне относительную переменную. Так, вблизи чёрной дыры время идёт медленнее. Теоретически, если человек проведёт рядом с горизонтом событий пару часов, на Земле могут пройти десятилетия. На орбите Международной космической станции время течёт чуть быстрее, чем на поверхности Земли. Это связано с меньшей гравитацией. Всё это позволяет прийти к определённым выводам, но не даёт ответы на ключевые вопросы. Проще говоря, до того момента, как мы сможем обуздать или хотя бы понять время, ещё очень далеко.