Физици откриха доказателства за обратимост на времето в стъклото

Неумолимият ход на времето може и да не чака никого, но нов експеримент на изследователи от Техническия университет в Дармщат, Германия и Университета Роскилде в Дания показва как в някои материали то може понякога да се разбърква.

Изследването на начина, по който вещества като стъклото стареят разкрива първото физическо доказателство за обратимост на материалната мярка за време

В по-голямата си част законите на физиката не се интересуват от стрелката на времето. Обърнете едно уравнение, описващо движението на даден обект и лесно можете да изчислите откъде е започнало то. Описваме тези закони като обратими във времето. Макар, че много отделни закони не се съобразяват с времето, съдбата на нашата Вселена като цяло се диктува от неизбежната сила на хаоса.

От научна гледна точка може да се каже, че времето е характеристика на втория закон на термодинамиката. Тенденцията изолираните системи да бъдат по-неподредени, отколкото са били в миналото по начин, който не може лесно да бъде върнат назад.

Трудно е да се каже какво решава дали една материална система е обратима във времето или се движи от ентропията. Лесно можем да си представим ръждясването на стара кола, остаряването на статуя или постоянното разпадане на потънал кораб, но материали като стъклото могат бавно да се променят по начини, които нямат нищо общо с външните корозионни сили.

Състоящи се от подобни на течност смесици от частици, некристалните вещества, които включват различни полимери и аморфни твърди вещества като стъклото се отпускат в теоретично стабилно състояние според собствения си часовник, управляван от ентропията. Мислете за това като за своеобразна специална теория на относителността, основана не на гравитацията или ускорението, а на постоянното преконфигуриране на разнообразни молекули, които термодинамично си идват на мястото.

Физиците описват тази мярка за стареене като материално време

Въпреки че концепцията съществува от началото на 70-те години на миналия век, нейното тълкуване никога не е било измервано експериментално.

Има основателна причина за това. Стъклото старее бавно по начин, който не може да бъде уловен просто чрез внимателно наблюдение.

„Това беше огромно експериментално предизвикателство.“

казва водещият автор на изследването Тил Бьомер, физик на кондензираната материя от Техническия университет в Дармщат

Екипът умело използва високочувствителна видеокамера, за да запише разсеяната лазерна светлина, която при попадане върху стъклен образец образува интерференчни модели. Те могат да бъдат статистически интерпретирани като флуктуации, предаващи усещане за материално време в три различни стъклообразуващи вещества.

Вместо да бъде заключено по пътя към равновесие, те откриват доказателства за обратимост на времето на молекулярно ниво. То се променя, тъй като частиците се избутват и изтеглят една друга в нови подредби. При превъртане на целия процес става невъзможно да се разбере дали филмът се възпроизвежда напред или назад.

„Това обаче не означава, че стареенето на материалите може да бъде обърнато“, казва Бьомер.

Като цяло системата е обречена да се установи в състояние, определено от ентропията. И все пак малките колебания на молекулярните махала не допринасят за този процес, тиктакайки напред-назад, сякаш без да се замислят за приливите и отливите на времето, които ги заобикалят.

Изследването е публикувано в Nature Physics.