Второе начало термодинамики постулирует, что в изолированной системе энтропия со временем только растёт, и тепло передаётся от более тёплых тел к более холодным. Но недавний эксперимент, проведённый международной группой, указывает, что термодинамическая стрела времени не является абсолютно верной концепцией.

В эксперименте наблюдались «коррелированные» или связанные частицы. Концептуально они сходны со «сцепленными» частицами, на которых основано множество исследований в квантовой физике, но всё же эти понятия достаточно различны.

Эксперименты проводились с молекулой трихлорметана (хлороформа), в состав которой входят атомы водорода и углерода. Ядро атома водорода сделали более ‘тёплым’, чем ядро атома углерода, и наблюдали за потоком энергии.

Если ядра этих двух атомов не были связаны, энергия ожидаемо перетекала от более горячего ядра к более холодному. Но если ядра были связаны, энергия перемещалась в противоположном направлении — более тёплое ядро становилось теплее, а более холодное — охлаждалось.

Исследователи полагают, что эксперимент не нарушает второй закон термодинамики, поскольку 2-е начало не распространяется на связанные частицы — эксперимент только обнаруживает исключение из него.

В поисках понимания

Этот эксперимент — пример того, как новые научные открытия только ставят новые вопросы.

Всё больше исследований проводятся в области квантовых вычислений, и в них постоянно обнаруживается недостаточность наших знаний о квантовом мире, и о строении вселенной — в особенности о ‘тёмной материи’ и ‘тёмной энергии’.

Это примечательное исключение из 2-го закона термодинамики показывает, что даже казалось бы твёрдо установленные понятия могут иметь скрытые несоответствия, обнаруживаемые в нетривиальных экспериментах.