Физики обнаружили в стекле доказательства обратимости времени

Эксперимент, проведенный исследователями из Технического университета Дармштадта (Германия) и Университета Роскилле (Дания), показал, как в некоторых материалах оно может «перемешиваться». Изучение, как стареет стекло, позволило обнаружить первое физическое доказательство того, что время обратимо.

Можно сказать, что время — это свойство второго закона термодинамики — тенденция изолированных систем быть более беспорядочными, чем они были в прошлом. Что решает, является ли материальная система обратимой во времени или движима энтропией, сказать сложно.

Включающие в себя различные полимеры и аморфные твердые тела, некристаллические вещества, такие как стекло, переходят в теоретически стабильное состояние в соответствии со своими собственными часами, управляемыми энтропией. Это своего рода специальная теория относительности, основанная не на гравитации или ускорении, а на устойчивой реконфигурации различных молекул, термодинамически встающих на свои места.

Физики называют эту меру старения материальным временем. Хотя эта концепция существует с начала 1970-х годов, ее интерпретация никогда не измерялась экспериментально. На это есть веская причина. Стекло стареет так медленно, что это невозможно уловить, просто внимательно наблюдая за ним.

«Это была огромная экспериментальная задача», — говорит ведущий автор Тилль Бемер, физик конденсированных сред из Технического университета Дармштадта. Команда использовала высокочувствительную видеокамеру для регистрации рассеянного лазерного света, который, попадая на образец стекла, образовывал интерференционные картины, которые можно было статистически интерпретировать как колебания, передающие ощущение материального времени в трех различных веществах, из которых состоит стекло.

В результате ученые обнаружили свидетельства того, что время обратимо на молекулярном уровне, изменяясь по мере того, как частицы толкают и притягивают друг друга, создавая новые формы. «Однако это не означает, что старение материалов можно обратить вспять», — говорит Бёмер.

Ранее группа исследователей провела эксперимент на упругость металла, в ходе которого кусок поврежденного материала самовосстановился. В конструкциях до 90% повреждений как раз бывает за счет «усталости» металла, и его самовосстановление может помочь в эксплуатации сооружений и оборудования. Однако пока ученые не могут объяснить, как это происходит.