האם הזמן יכול ללכת רק קדימה? פתרון לבעיית אור מורכבת מציע "כן"

אור הוא משהו בעולמנו שאנו מכירים היטב, ובכל זאת הוא עדיין יכול לזרוק כמה כדורי עקומה מדהימים כשמסתכלים עליו בפירוט. כדור עקום אחד כזה מגיע מתופעה די מבוססת: מה קורה כשאור עובר דרך ממשק? זה יכול להיות זכוכית, מים או משהו אחר לגמרי. הפתרון לכך כבר מזמן מבוסס, אבל מדענים מצאו כעת משהו מוזר שקורה באמצע.

כְּמוֹעובר ממשק, המהירות שלו משתנה. הפתרון להתנהגות האור בצד אחד של הממשק או בצד אחר הוא משוואת הגלים הסטנדרטית המבוססת היטב. ניתן לקשר אותם ללא בעיה (פתרון רציף חלקית) אבל זה עדיין לא מסביר מה קורה בממשק עצמו. שם, הגל אמור לחוות תאוצה שאינה נלקחת בחשבון על ידי הפתרון הנוכחי.

בשנת 2023, חוקרים הציגו משוואה במקרה של יקום עם חלל אחדומימד חד פעמי.

"בעיקרון, מצאתי דרך מאוד מסודרת לגזור את משוואת הגלים הסטנדרטית בממדים 1+1. ההנחה היחידה שהייתי צריך היא שמהירות הגל קבועה. ואז חשבתי לעצמי: מה אם זה לא תמיד קבוע? זו התבררה כשאלה ממש טובה", אמר המחבר הראשי עוזר פרופסור מטיאס קויוורובה מאוניברסיטת מזרח פינלנד.הַצהָרָה.

הצוות הגיע עם משוואת גלים מואצת. בהתחלה הפתרון לא היה הגיוני, אבל הפיזיקאים הבינו שהם צריכים מהירות התייחסות: מהירות האור בוואקום. פתרון המשוואה סיפק את הפתרון הנכון הן בממשק והן משני צדיו, אך יש לו דרישה מכרעת אחת. זה צריך זמן רק להתקדם.

ההוא מושג חשוב למדי במדע. לעתים קרובות יותר בפיזיקה, אנו מדברים על החץ התרמודינמי של הזמן. בכל המערכות המבודדות, האנטרופיה גדלה ככל שעובר הזמן. ברור שזה נותן כיוון לזמן.

המשוואה הזו, למרות היותה בממד אחד בלבד, מרמזת כי חץ הזמן אינו מגיע רק מהתרמודינמיקה, אלא עשוי להיות תכונה מהותית של הטבע שאפילו אור מתפשט צריך לציית לו.

לתחום של, פתרון המשוואה הזו פירושו פתרון מחלוקת ארוכת שנים שמבלבלת את הפיזיקאים במשך שנים.

"יש את הוויכוח המפורסם הזה בפיזיקה, שנקרא מחלוקת אברהם-מינקובסקי. המחלוקת היא שכאשר האור נכנס למדיום, מה קורה לתנופה שלו? מינקובסקי אמר שהמומנטום עולה, בעוד שאברהם התעקש שהיא תקטן", הסביר מוביל המחקר פרופסור מרקו אורניגוטי.

עדויות ניסויות תומכות בשני הצדדים, ולפי המשוואה, המומנטום נשמר הודות להשפעות רלטיביסטיות. זה רקמופיעלהגדיל או להקטין בהתאם לאופן שבו אתה מסתכל על זה.

"מצאנו שאנחנו יכולים לייחס לגל 'זמן ראוי', שהוא אנלוגי לחלוטין לזמן הנכון בתורת היחסות הכללית", המשיך אורניגוטי.

העבודה קופצת מחידה אופטית ספציפית לאמת בסיסית אפשרית של היקום. ואם חץ הזמן תמיד הולך לכיוון אחד, אולי נצטרך להיפרד מחלומות שלאל העבר.

המחקר פורסם בכתב העתאוֹפּטִי.

גרסה קודמת של מאמר זה פורסמה ב.