Cercetătorii au descoperit că timpul poate curge în ambele sensuri prin materiale

Timpul este un concept fizic care ne fascinează și ne intrigă de mult timp. În experiența noastră de zi cu zi, timpul pare să curgă într-o singură direcție: de la trecut la prezent și spre viitor. Nu vedem niciodată un pahar spart să se reasambleze pe podea sau un ou să se întoarcă în coajă. Dar pentru fizicieni, acest lucru nu este atât de evident, aceştia demonstrând că timpul poate curge în ambele sensuri prin materiale.

Ecuaţiile care descriu mișcarea funcționează în ambele sensuri în timp. De exemplu, un video cu un pendul care se leagănă ar arăta la fel dacă l-ai reda invers. Vedem timpul ca ireversibil din cauza unei alte legi ale naturii, a doua lege a termodinamicii. Această lege spune că dezordinea într-un sistem crește întotdeauna. Dacă paharul spart s-ar reasambla, dezordinea ar scădea. Aceeași lege se aplică și îmbătrânirii materialelor. Dar fizicienii de la Darmstadt au descoperit că acest lucru nu este cazul. Ei au descoperit că mișcarea moleculelor din sticlă sau plastic poate fi inversată în timp dacă o privești dintr-un unghi special.

Echipa condusă de Till Böhmer de la Institutul de Fizică a Materiei Condensate de la Universitatea Tehnică din Darmstadt și-a publicat rezultatele în Nature Physics. Procesul de îmbătrânire poate fi descris prin ceea ce se numește „timpul material”. Timpul material este ca un ceas intern al materialului, care bate diferit de ceasul de pe perete.

Timpul material bate mai repede sau mai încet în funcție de cât de repede se rearanjează moleculele din material. Acest concept a fost propus acum aproximativ 50 de ani, dar a fost dificil de măsurat timpul material. Cercetătorii din Darmstadt, conduși de către prof. Thomas Blochowicz, au reușit să o facă pentru prima dată.^[sursa]

O descoperire surprinzătoare: timpul poate curge în ambele sensuri

„A fost o provocare experimentală uriașă.”, spune Böhmer. Mișcările minuscule ale moleculelor au trebuit înregistrate cu o cameră video foarte sensibilă. „Nu poți să vezi pur și simplu moleculele cum se zbat.”, spune Blochowicz. Dar ei au văzut ceva. Ei au luminat mostra de sticlă cu un laser. Moleculele din sticlă au împrăștiat lumina. Fasciculele de lumină împrăștiate s-au suprapus și au creat un model aleatoriu de pete luminoase și întunecate pe senzorul camerei. Folosind metode statistice, ei au putut calcula cum s-a schimbat modelul în timp. Acest lucru le-a spus cât de repede bătea ceasul intern al materialului.^[sursa]

„Acest lucru a necesitat măsurători extrem de precise, care au fost posibile numai cu cele mai noi camere video.”, mai spune Blochowicz. Ceea ce au descoperit a fost uimitor: mișcarea moleculelor nu era doar aleatorie, ci avea și o componentă periodică. Adică, moleculele se întorceau la pozițiile lor inițiale după un anumit interval de timp. Acest lucru înseamnă că timpul material putea curge în ambele sensuri, fără a încălca a doua lege a termodinamicii.

„Am fost foarte surprinși să vedem acest fenomen. Este ca și cum ai privi un ceas care merge înapoi și apoi înainte din nou.”, a spus Böhmer. Un pas important pentru înțelegerea materialelor Dezordinea moleculară din sticlă sau plastic este responsabilă pentru proprietățile lor mecanice, optice și termice.

De exemplu, sticla se sparge ușor, dar nu se topește la temperaturi scăzute. Plasticul este flexibil, dar nu este invizibil. Aceste proprietăți se schimbă în timp, pe măsură ce materialul îmbătrânește. Dar nu toate mișcările moleculare contribuie la îmbătrânire. Numai cele care sunt aliniate cu timpul material au un efect asupra proprietăților macroscopice.

„Este ca și cum ai încerca să distingi mișcările relevante de cele irelevante într-o mulțime de oameni. Nu toți oamenii merg în aceeași direcție sau la aceeași viteză.”, mai spune Blochowicz. Descoperirea reversibilității timpului material este un pas important pentru înțelegerea materialelor dezordonate, cum ar fi sticla sau plasticul. Aceste materiale sunt foarte răspândite și au multe aplicații în industrie, medicină și tehnologie. Dar fizica lor este încă plină de mistere.

„Există multe întrebări deschise despre cum se comportă aceste materiale la nivel microscopic și macroscopic. De exemplu, cum se leagă timpul material de legile fundamentale ale fizicii? Cum variază timpul material de la un material la altul? Cum putem controla și optimiza proprietățile materialelor prin manipularea timpului material?”, mai spune Blochowicz.

Cercetătorii de la Darmstadt speră să găsească răspunsuri la aceste întrebări în viitor, folosind metodele experimentale pe care le-au dezvoltat. Ei cred că descoperirea lor deschide noi posibilități pentru explorarea și exploatarea fenomenelor temporale în materiale.