Chinesische Wissenschaftler erklären den Zeitpfeil: Warum es unmöglich ist, in die Vergangenheit zurückzukehren.

Nach Angaben von ТСН: Chinesische Wissenschaftler haben ein neues Modell vorgestellt, das die einseitige Richtung der Zeit auf Quantenebene erklärt. Die Forschung bestätigt, dass selbst unter den Bedingungen der Symmetrie der Gesetze der Physik die Ansammlung von Informationskorrelationen die Rückkehr in die Vergangenheit erschwert.

Ein Team der Universität Hainan hat eine Theorie entwickelt, die hilft zu verstehen, warum die Zeit nur eine Richtung hat. Dieses neue konzeptionelle Modell bietet eine alternative Erklärung dafür, warum die Zeit nicht zurückgedreht werden kann, obwohl die grundlegenden physikalischen Gesetze keinen wesentlichen Unterschied zwischen Vergangenheit und Zukunft machen.

Seit den Anfängen des abstrakten Denkens haben Menschen versucht, die Natur der Zeit zu verstehen. Wir können uns an die Vergangenheit erinnern, im Jetzt leben und auf die Zukunft warten, aber wir sehen niemals eine umgekehrte Bewegung der Zeit. Wenn zum Beispiel Glas zerbricht, wird es nicht von selbst wiederhergestellt, Menschen werden nicht jünger, und die Vergangenheit kann nicht erneut erlebt werden. Viele physikalische Gesetze verbieten die umgekehrte Bewegung der Zeit nicht, und diese Widersprüche werden von Wissenschaftlern seit über hundert Jahren untersucht.

Die Entropie erklärt viele irreversiblen Prozesse

Im Alltag wird die Zeit als klar definiert wahrgenommen. Zu diesem Zweck wird der Begriff „Zeitpfeil“ verwendet, der die einseitige Bewegung von der Vergangenheit in die Zukunft bezeichnet. Bei der Analyse von Gleichungen, die das Verhalten fundamentaler Teilchen beschreiben, stellen Wissenschaftler jedoch fest, dass diese Gleichungen gleich sind, ob sich die Bewegung vorwärts oder rückwärts vollzieht.

Die traditionelle Antwort auf die Frage nach der Richtung der Zeit basiert auf der Thermodynamik. Ludwig Boltzmann verband im 19. Jahrhundert den Zeitpfeil mit Entropie, die normalerweise als Maß für Unordnung betrachtet wird. Das zweite Gesetz der Thermodynamik besagt, dass die Entropie in einem isolierten System mit der Zeit zunimmt, was erklärt, warum komplexe Strukturen typischerweise zerfallen und sich nicht ordnen.

Jedoch gibt die Entropie keine vollständige Erklärung. Mikroskopische Gesetze erlauben beide Zeitrichtungen, und das Konzept der Entropie hängt von den Anfangsbedingungen ab. Hier sind neue Ansätze wichtig, wie sie von den chinesischen Forschern vorgeschlagen wurden.

Neuer Ansatz konzentriert sich auf Quantenebene

Das vorgeschlagene Modell, veröffentlicht in den Annalen der Physik, bezieht sich auf die Quantenebene, wo Teilchen und Systeme eng miteinander verbunden sind. Die Forscher glauben, dass die Richtung der Zeit aus der inneren Evolution quantenmechanischer Systeme entstehen kann. Dies wird durch die Ergebnisse des Teams unter der Leitung des Physikers Cai Qingyu unterstützt.

Auf Quantenebene sind Systeme niemals vollständig isoliert; sie interagieren ständig und tauschen Informationen aus. Im Prozess der Ansammlung von Korrelationen wird es immer schwieriger, die Evolution des Systems rückgängig zu machen, selbst wenn die Gleichungen dies formal nicht verbieten.

Innerhalb dieses Ansatzes wird die Irreversibilität nicht durch äußere Faktoren bestimmt, sondern entsteht aus der Dynamik des Systems selbst. Die Wechselwirkung quantenmechanischer Elemente streut Informationen über ihre vorherigen Zustände und schafft einen Unterschied zwischen „vor“ und „nach“ und formt den Zeitpfeil.

Wie kann die Richtung der Zeit aus quantenmechanischen Prozessen entstehen?

Der Wert der neuen Theorie besteht in einem tieferen Verständnis dafür, wie die Richtung der Zeit aus quantenmechanischen Prozessen ohne die Notwendigkeit von Messungen, Beobachtungen oder speziellen Anfangsbedingungen entstehen kann. Sie hilft, mikroskopische Naturgesetze mit der makroskopischen Erfahrung der Menschen zu verbinden.

Cai und sein Team verwendeten Korrelationen, um das Volumen der Informationen zu messen, die Teile eines geschlossenen Systems austauschen, um Veränderungen im Laufe der Zeit zu verfolgen.

„Die Forschung hat ein tiefes Verständnis der fundamentalen Verbindung zwischen Quanten- und klassischer Physik vermittelt und berührt eine der tiefsten Fragen in der Wissenschaft“, stellte der theoretische Physiker und Mitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Sun Changpu fest.

Auf diese Weise erweitert die neue Forschung das Wissen über die Verbindung zwischen Zeit und quantenmechanischen Systemen und entwickelt einen neuen Blick auf dieses komplexe Thema.