Obserwując rzeczywistość, instynktownie czujemy, że czas płynie tylko w jedną stronę. Kiedy jednak obserwuje się rzeczywistość przez pryzmat praw fizycznych i równań je opisujących, sytuacja nieco się zmienia. Równania opisujące ruch działają w dwie strony, niezależnie od kierunku upływu czasu. Powstaje zatem pytanie, czy ogranicza się to jedynie do równań, czy jednak ma to jakiś związek z rzeczywistym światem.
Za tym, że czas płynie tylko w jedną stronę, wskazuje np. druga zasada termodynamiki, według którego entropia układu zawsze wzrasta, od porządku ku chaosowi. Z tego też powodu, możemy obserwować rozbijający się o podłogę szklany wazon, ale nigdy nie zobaczymy, jak taki sam wazon odtwarza się z odłamków. Kiedy otworzymy przegrodę dzielącą dwa pojemniki, cząsteczki gazu znajdującego się w jednym z pojemników niemal natychmiast zajmą objętość obu pojemników, ale nigdy ponownie nie zbiorą się po jednej stronie, abyśmy mogli wrócić do układu, w którym tylko jeden pojemnik wypełniony jest gazem, a drugi jest pusty.
Czytaj także: Kiedy powstał czas? Wyjaśnienie okoliczności, w jakich się pojawił, stanowi niemałe wyzwanie
Zespół fizyków z Instytutu Fizyki Materii Skondensowanej na Uniwersytecie Technicznym w Darmstadt opublikował właśnie w periodyku naukowym Nature Physics artykuł, w którym wskazuje, że ruch cząsteczek w szkle lub tworzywie sztucznym można… odwrócić w czasie. Wystarczy na niego spojrzeć pod specjalnym kątem.
Zarówno szkło, jak i plastik to w rzeczywistości skomplikowana sieć cząsteczek, które bezustannie pozostają w ruchu i zmieniają swoje położenie, poszukując niższego stanu energetycznego. Z tego też powodu, materiał taki z czasem się starzeje. Poszukiwanie niższego stanu energetycznego przez cząsteczki wpływa z czasem na właściwości takiego materiału, choć w przypadku szkła okiennego, jest to skala czasowa liczona w miliardach lat.
Tutaj należy wprowadzić pojęcie czasu materialnego. Tempo upływu tego czasu jest inne dla każdego materiału, a zależy od tego, jak szybko zmieniają się tworzące go cząsteczki. Nie jest to bynajmniej nowe pojęcie. O czasie materialnym fizycy mówili już niemal pół wieku temu.
Zespół fizyków z Darmstadt pracujący pod kierownictwem prof. Thomasa Blochowicza zmierzył czas materialny jako pierwszy. Niezbędne do tego było wykorzystanie niezwykle czułej kamery wideo zdolnej do rejestrowania ruchu pojedynczych cząsteczek. W ramach swojego eksperymentu naukowcy oświetlali wiązką laserową próbkę szkła. Cząsteczki szkła z kolei rozpraszały padające na nie światło. Rozproszone wiązki światła następnie nakładały się na siebie, tworząc swoisty losowy wzór jasnych i ciemnych plam na matrycy kamery. Choć samych poruszających się cząsteczek naukowcy nie mogli zobaczyć, to za pomocą metod statystycznych naukowcy zbadali zmiany wzoru plam w czasie. Na podstawie tych zmian dało się ustalić tempo upływu czasu wewnątrz próbki szkła.
Czytaj także: Cofnęli czas i rozwiązali kluczowy paradoks. Niezwykły projekt pokazuje prawdę o otaczającym nas świecie
Analizując wyniki obserwacji razem z fizykami z duńskiego Uniwersytetu w Roskilde, badacze przeanalizowali ruchu cząsteczek wewnątrz próbki szkła. Okazało się, że są one odwracalne w czasie. Oznacza to tyle, że wyglądałyby one dokładnie tak samo, gdyby czas materialny biegł w przeciwnym kierunku.
Tykanie czasu materialnego okazuje się być dobrym sposobem pomiaru starzenia się danych materiałów, którego to procesu nie da się niestety w żaden sposób odwrócić.
Autorzy artykułu zwracają uwagę na jeden istotny fakt. Tylko niektóre cząsteczki poruszające się wewnątrz materiału przyczyniają się do jego starzenia. Muszą to być tylko te ruchy, które przyczyniają się do pomiaru czasu materialnego. Odkrycie to jest niezwykle intrygujące, lecz prowokuje więcej pytań, niż daje odpowiedzi. Teraz naukowcy, chcą sprawdzić, czy odwracalność czasu materialnego (różnego dla każdego materiału) jest w jakikolwiek sposób powiązana z odwracalnością praw natury. Można się zatem spodziewać, że koncepcja czasu materialnego i jego odwracalności wróci do nas jeszcze nie raz.
