قد تمتلك بعض الأنظمة الكمومية سهمي زمن، أحدهما يتجه إلى الأمام كالمعتاد والآخر يتحرك إلى الخلف. وهذا يعني أنه عند المقاييس الصغيرة للغاية، قد يكون للزمن خيار التحرك في كلا الاتجاهين—وهي خاصية مذهلة ربما تم التغاضي عنها في كثير من الفيزياء. عند النظر في أبسط معادلات الفيزياء الكمومية—تلك التي تتعامل مع الجسيمات الفردية—لا يوجد سبب يجعل الزمن يتدفق دائمًا نحو الأمام. وهذا يعني أن القوانين الكمومية الأساسية تتمتع بما يُعرف بتماثل انعكاس الزمن. ولكن بالنسبة للأنظمة الأكبر، مثل مجموعات الجسيمات، فإن القوانين التي يعتمد عليها الفيزيائيون للتنبؤ بسلوكها وتمييز الماضي عن الحاضر لا تعكس هذا التماثل.
يقول توماس غاف من جامعة سري في المملكة المتحدة: "تنتقل من وضع يكون فيه لديك تماثل انعكاس الزمن بشكل واضح إلى نتيجة نهائية لا تمتلك هذا التماثل على الإطلاق. كنت مهتمًا جدًا بمعرفة الخطوة المحددة في الحساب حيث يحدث ذلك؟ أين يتم كسر التماثل؟" الآن، أظهر هو وزملاؤه أن هذا التماثل يمكن أن يستمر في الوجود.
قاموا بتحليل الأنظمة الكمومية التي يمكنها التفاعل بحرية مع بيئتها. أشارت الحسابات السابقة إلى أنه في نهاية المطاف ستتسرب بعض الحرارة من هذه الأنظمة إلى البيئة بطريقة لا يمكن عكسها، مما يسمح بتحديد "قبل" و"بعد" واضحين وسهم زمني يشير من أحدهما إلى الآخر. ولكن جميع هذه الحسابات افترضت مسبقًا أن وجود سهم زمني واحد هو الخيار الوحيد، كما يقول أندريا روكو، عضو الفريق في جامعة سري.
على وجه التحديد، تسمح المعادلات التي اشتقها فريقه بعد إسقاط هذا الافتراض بوجود سهم زمني واحد يتحرك إلى الوراء وآخر يتحرك إلى الأمام. ووجد الباحثون أن هذا ينطبق على عدة أنواع من الأنظمة، بما في ذلك تلك التي تخضع لقوى عشوائية متذبذبة، وتلك التي تغير حالاتها بشكل عشوائي—كما هو الحال عندما تغير الجسيمات اتجاهها بشكل عشوائي أثناء الحركة البراونية. وعلى الرغم من أنهم لم يطوروا بعد برهانًا رياضيًا صارمًا لهذا الأمر، إلا أن الباحثين يعتقدون أن ظهور سهمي الزمن المتعارضين قد يكون ظاهرة عامة جدًا.
يقول غونزالو أوردونيز من جامعة بتلر في إنديانا إن هذا العمل الجديد يسلط ضوءًا جديدًا على الجدل الدائر حول متى ينطبق تماثل انعكاس الزمن. "أعتقد أن هذا أحد أكبر المشاكل في الفيزياء. إنهم يقترحون أن المعادلات التي كتبها الفيزيائيون للعمليات غير القابلة للعكس زمنيًا كانت تفتقد لعامل واحد. وبمجرد إدراج هذا العامل، فإن هذه المعادلات لم تعد تميز بين المستقبل والماضي."
العمل بهذه المعادلات الجديدة، التي تسمح بانعكاس الزمن، قد يكون له أيضًا عواقب كونية، كما يقول أوردونيز. على سبيل المثال، قد تدعم هذه المعادلات أفكارًا سابقة حول وجود كونين بعد الانفجار العظيم، يتطور كل منهما في اتجاه زمني معاكس.
روكو مهتم أيضًا بهذه الأفكار، لكنه يحذر من المبالغة في تفسير هذا العمل الجديد. "قد نكون قد اكتشفنا شيئًا أساسيًا جدًا يظهر مرارًا وتكرارًا، لكننا ما زلنا بعيدين جدًا عن فهمه بشكل دقيق."
المصدر: NewScientist
قاموا بتحليل الأنظمة الكمومية التي يمكنها التفاعل بحرية مع بيئتها. أشارت الحسابات السابقة إلى أنه في نهاية المطاف ستتسرب بعض الحرارة من هذه الأنظمة إلى البيئة بطريقة لا يمكن عكسها، مما يسمح بتحديد "قبل" و"بعد" واضحين وسهم زمني يشير من أحدهما إلى الآخر. ولكن جميع هذه الحسابات افترضت مسبقًا أن وجود سهم زمني واحد هو الخيار الوحيد، كما يقول أندريا روكو، عضو الفريق في جامعة سري.
"إذا بدأت بالسؤال 'ماذا لو قلبت الزمن؟' فإن المعادلات التي تصف حركة النظام الذي تهتم به ستكون مختلفة قليلًا عن تلك التي تجدها في كتب الفيزياء التقليدية."
يقول غونزالو أوردونيز من جامعة بتلر في إنديانا إن هذا العمل الجديد يسلط ضوءًا جديدًا على الجدل الدائر حول متى ينطبق تماثل انعكاس الزمن. "أعتقد أن هذا أحد أكبر المشاكل في الفيزياء. إنهم يقترحون أن المعادلات التي كتبها الفيزيائيون للعمليات غير القابلة للعكس زمنيًا كانت تفتقد لعامل واحد. وبمجرد إدراج هذا العامل، فإن هذه المعادلات لم تعد تميز بين المستقبل والماضي."
العمل بهذه المعادلات الجديدة، التي تسمح بانعكاس الزمن، قد يكون له أيضًا عواقب كونية، كما يقول أوردونيز. على سبيل المثال، قد تدعم هذه المعادلات أفكارًا سابقة حول وجود كونين بعد الانفجار العظيم، يتطور كل منهما في اتجاه زمني معاكس.
روكو مهتم أيضًا بهذه الأفكار، لكنه يحذر من المبالغة في تفسير هذا العمل الجديد. "قد نكون قد اكتشفنا شيئًا أساسيًا جدًا يظهر مرارًا وتكرارًا، لكننا ما زلنا بعيدين جدًا عن فهمه بشكل دقيق."
المصدر: NewScientist