Ako je strelica vremena ugrađena u samu strukturu stvarnosti, tada bi snovi o putovanju kroz vrijeme unatrag mogli ostati samo znanstvena fantastika.
Znanstvenici već dugo pokušavaju odgonetnuti zašto vrijeme teče samo u jednom smjeru. Novo istraživanje sada sugerira da bi jednosmjerni tok vremena mogao biti dublje povezan s temeljnim zakonima prirode nego što smo dosad mislili. Nova jednadžba, koja je razvijena za opisivanje ponašanja svjetlosti, mogla bi preoblikovati naše razumijevanje optike i svemira.
Iako svjetlost susrećemo svakodnevno, njezino ponašanje pod određenim uvjetima može nas zapanjiti. Jedna od misterija odnosi se na prijelaz svjetlosti kroz granicu između dvaju medija, primjerice iz zraka u vodu ili staklo. Iako je promjena brzine svjetlosti pri prelasku granice dobro dokumentirana, fizikalni procesi koji se odvijaju točno na samoj granici ostali su nedovoljno objašnjeni.
Desetljećima su se znanstvenici oslanjali na standardnu jednadžbu valova kako bi opisali ponašanje svjetlosti s obje strane granice. Međutim, ovaj pristup zanemaruje ono što se događa na samoj granici, gdje val svjetlosti doživljava ubrzanje koje trenutni modeli ne mogu potpuno objasniti.
Godine 2023., tim istraživača sa Sveučilišta u Istočnoj Finskoj odlučio je suočiti se s ovim problemom. “Pronašao sam način za izvođenje standardne jednadžbe valova u dimenzijama 1+1 s konstantnom brzinom vala,” izjavio je docent Matias Koivurova, voditelj istraživanja. “Ali tada sam se zapitao: što ako brzina nije uvijek konstantna? To je otvorilo potpuno novi smjer istraživanja.”
Nova jednadžba
Znanstveni tim razvio je takozvanu “jednadžbu ubrzavajućeg vala,” koja premošćuje jaz između ponašanja svjetlosti na granici i na svakoj strani granice. Ključ rješenja bilo je uvođenje referentne brzine—brzine svjetlosti u vakuumu. Ovo prilagođeno rješenje djelovalo je besprijekorno u svim regijama, ali je uvelo neočekivani uvjet: vrijeme mora uvijek teći naprijed.
Ovo otkriće daje novu dimenziju konceptu “strelice vremena,” pojma koji se u fizici koristi za opisivanje smjera vremena na temelju rasta entropije. U izoliranim sustavima entropija uvijek raste, što jasno definira smjer vremena. Međutim, nova jednadžba sugerira da strelica vremena nije ograničena samo na termodinamičke procese. Umjesto toga, mogla bi biti osnovno svojstvo prirode, ugrađeno čak i u ponašanje svjetlosti.
Rješavanje stoljetne kontroverze
Posljedice ovog otkrića prelaze granice teorijske fizike. Pruža i novo viđenje dugogodišnje kontroverze između Abrahama i Minkowskog, debate koja već više od stoljeća zbunjuje znanstvenike. Kontroverza se odnosi na pitanje što se događa s momentom svjetlosti kada uđe u medij. Povećava li se, kako je tvrdio Minkowski, ili se smanjuje, kako je vjerovao Abraham?
Prema novoj jednadžbi, oba stajališta su ispravna. Prividno povećanje ili smanjenje momenta ovisi o referentnom okviru promatrača, dok relativistički učinci osiguravaju da je moment ukupno očuvan. “Otkrili smo da možemo dodijeliti ‘vlastito vrijeme’ valu, slično konceptu vlastitog vremena u općoj teoriji relativnosti,” pojasnio je profesor Marco Ornigotti, suautor studije.
Osim rješavanja specifičnih optičkih problema, istraživanje otvara vrata dubljem razumijevanju svemira. Ako je strelica vremena ugrađena u samu strukturu stvarnosti, tada bi snovi o putovanju kroz vrijeme unatrag mogli ostati samo znanstvena fantastika. Iako bi takav zaključak mogao razočarati obožavatelje priča o putovanju kroz vrijeme, otkriva nove mogućnosti za proučavanje odnosa svjetlosti, vremena i kozmičkih zakona.
Može li ova jednadžba biti ključ za otkrivanje univerzalnih zakona prirode? Samo vrijeme—koje neumoljivo teče naprijed—pokazat će.
