Физики впервые наблюдали «материальное время»

Как сообщает интернет-журнал «Новая наука», в Институте физики конденсированного состояния Технического университета Дармштадта (Германия) группа исследователей совершила прорыв, который до сих пор оставался за пределами экспериментальных возможностей. Под руководством Тилля Бёмера и Томаса Блоховица ученые впервые зафиксировали поведение так называемого «материального времени» – концепции, сформулированной более пятидесяти лет назад, но до сих пор не подтвержденной экспериментально.

Чтобы понять значимость этого открытия, нужно отойти от привычного представления о времени как о линейном, равномерном и необратимом процессе. В повседневной жизни время течёт только в одном направлении. Однако с точки зрения физических уравнений, описывающих движение, ничто не мешает процессам происходить в обратном направлении. Например, маятник, колеблющийся в вакууме, ведёт себя одинаково, наблюдается ли его движение в реальном времени или в обратной перемотке. Необратимость возникает не из фундаментальных законов, а из статистических и энергетических условий систем.

Экспериментальная задача была крайне сложной. Чтобы зафиксировать мельчайшие колебания в движении молекул, команда использовала сверхчувствительные видеокамеры, способные улавливать изменения в рассеивании лазерного луча, направленного на образец стекла. Молекулы материала рассеивают свет в разных направлениях, создавая хаотичный узор из светлых и тёмных пятен на сенсоре камеры. Статистически анализируя эти узоры, учёные смогли определить, как меняются молекулярные флуктуации, и вычислить скорость «тиканья» внутренних часов стекла. Такие внутренние часы не могут идти назад, но всё, что происходит внутри материала относительно них, может быть обратимым. Это разделение позволяет выделить ключевой аспект старения – само «тиканье» материала – и отделить его от второстепенных флуктуаций, не меняющих его общее состояние.

Команда из Дармштадта не ограничилась одним образцом. Они повторили эксперименты с пластиками и провели компьютерное моделирование для других аморфных материалов. Во всех случаях результаты были одинаковыми: обратимость относительно материального времени оказалась общей чертой неупорядоченных материалов. Это открывает новые пути для понимания внутренней динамики таких систем и ставит под вопрос некоторые традиционные представления о необратимости в физике материалов.