Физики обнаружили в стекле процессы, несимметричные относительно направления течения времени

По большей части законы физики не зависят от направления течения времени. Переверните уравнение, описывающее движение объекта, и вы легко сможете вычислить, с чего оно началось. Мы называем такие законы обратимыми по времени.

Судьба нашей Вселенной в целом продиктована неизбежным притяжением хаоса, иначе говоря – увеличением энтропии. Говоря научным языком, можно сказать, что время - это свойство второго закона термодинамики, согласно которому изолированные системы в будущем стремятся стать менее упорядоченными, чем они были в прошлом, причём так, что этот процесс нельзя отмотать назад.

Состоящие из жидких сгустков частиц, некристаллические вещества, включая различные полимеры и аморфные твёрдые тела, такие как стекло, переходят в теоретически стабильное состояние по собственным часам, управляемым энтропией. В них происходит устойчивая реконфигурация различных молекул, термодинамически встающих на свои места.

Физики называют эту меру старения материальным временем. Хотя эта концепция существует с начала 1970-х годов, её интерпретация в рамках так называемого формализма Тула-Нараянасвами никогда не была экспериментально измерена, поскольку стекло стареет очень медленно.

"Это был огромный экспериментальный вызов", - говорит ведущий автор работы Тилль Бёмер, физик конденсированного состояния из Технического университета Дармштадта. Команда использовала высокочувствительную видеокамеру для записи рассеянного лазерного света, который, попадая на образец стекла, образовывал интерференционные картины, которые можно было статистически интерпретировать как флуктуации, отображающие течение материального времени в трёх различных стеклообразующих веществах.

Исследователи обнаружили свидетельства того, что время обратимо на молекулярном уровне, и изменяется по мере того, как частицы толкают и тянут друг друга в новые формы. Если отмотать весь процесс назад, невозможно определить, идёт ли «фильм» в прямом или обратном направлении.

«Однако это не означает, что старение материалов можно обратить вспять», - говорит Бёмер. Системе в целом суждено прийти в состояние, определяемое энтропией. Однако крошечные колебания молекулярных маятников не способствуют этому процессу, они тикают туда-сюда, казалось бы, не обращая внимания на окружающие их потоки времени.