Подорожі в часі. Повернутися назад у минуле неможливо: що з’ясували вчені
Розв’язання складної проблеми зі світлом показує, що час може йти тільки вперед.
Світло — це те, з чим ми дуже добре знайомі, і однак воно може надати неймовірні сюрпризи, якщо його дуже ретельно вивчити. Нещодавно відкритий феномен пов’язаний з добре відомим явищем: що відбувається, коли світло проходить через матерію? Це може бути скло, вода або щось інше. Розв’язання цієї проблеми вже давно знайдено, але тепер вчені, згідно з дослідженням, опублікованим у журналі Optica, виявили щось дивне, пише IFLScience.
Коли світло взаємодіє з матерією, то його швидкість змінюється, тобто здається, що вона сповільнюється. Рішенням поведінки світла по той чи інший бік межі взаємодії з матерією є стандартне хвильове рівняння. Але воно все одно не пояснює, що відбувається на самій межі, тобто в тому місці, де світло зустрічається з матерією. Тут хвиля світла має прискорюватися, але це не враховує хвильове рівняння.
Автори нового дослідження запропонували нове рівняння для поведінки світла для випадку у Всесвіті, коли існує один просторовий вимір і один вимір часу. Вчені припустили, що швидкість хвилі світла може змінюватися з часом і таким чином вивели рівняння хвилі, що прискорюється. Спочатку розв’язання цього рівняння не мало сенсу. Щоб отримати потрібні рішення, вчені використовували постійну відому швидкість — швидкість світла у вакуумі. Таким чином рівняння мало правильне розв’язання, як на межі взаємодії з матерією, так і по обидва боки від неї. Але для правильного розв’язання необхідний тільки один напрямок часу — час має йти тільки вперед.
Художнє зображення хвилі, що зустрічається з експоненціально викривленим простором-часомЗа словами вчених, з точки зору хвиль, що прискорюються, існує чітко визначений напрямок часу — стріла часу. І вона завжди спрямована тільки вперед і ніколи назад. Напрямок часу визначається термодинамікою. У всіх ізольованих системах ентропія з часом зростає. Це явно дає напрямок часу. Нове рівняння припускає, що стріла часу не просто виходить із термодинаміки, але може бути загальною властивістю природи, і цій властивості має підкорятися світло.
Розв’язання цього рівняння має важливе значення для вирішення давньої наукової суперечки, пов’язаної зі світлом. Вона називається суперечкою Авраама-Мінковського і полягає в тому, що вчені не можуть дійти єдиного рішення, що відбувається з електромагнітним імпульсом тоді, коли світло потрапляє в те чи інше середовище. Тобто імпульс збільшується чи все ж таки зменшується?
Як показало нове дослідження, і те, і інше твердження є правильним. З точки зору хвилі з її імпульсом нічого не відбувається, тобто імпульс хвилі зберігається завдяки релятивістським ефектам. Здається, що імпульс збільшується або зменшується залежно від того, як на нього дивитися.
Учені з’ясували, що хвилі світла можна дати власний час, який буде аналогічним власному часу в загальній теорії відносності.
Нове дослідження виходить далеко за рамки оптики й наближає нас до можливої фундаментальної істини Всесвіту. Якщо стріла часу завжди рухається в одному напрямку, то це означає, що про подорожі назад у минуле можна забути.
