«Учёные заставили квантовое время течь назад» — один из самых популярных физических заголовков 2026 года[1]. Настоящая работа физиков Лос-Аламосской национальной лаборатории тонкая и по-настоящему интересная: она о стреле времени — почему она существует и как измерение квантовой системы может её изгибать. В этой статье всё объясняется аккуратно, потому что заголовок и физика говорят не совсем одно и то же.
Почему у времени вообще есть направление?
Базовый уровень GCSE
Снимите, как бильярдный шар отскакивает от борта, и прокрутите запись назад — это всё ещё выглядит возможным. Основные законы движения одинаково работают в обе стороны. Но снимите, как разбивается яйцо, и прокрутите назад — каждый поймёт, что запись обращена. Разница — в энтропии, грубо говоря, мере того, сколькими способами можно расположить энергию и частицы системы. Второй закон термодинамики гласит, что полная энтропия изолированной системы не убывает: яйца бьются, тепло переходит от горячего к холодному, духи распространяются по комнате. Эту одностороннюю тенденцию физики и называют стрелой времени.
Измерение тоже задаёт квантовым системам стрелу
Углублённый уровень A-Level
В квантовой физике измерение не пассивно: оно возмущает систему (это называют обратным действием измерения). Повторные измерения толкают квантовую систему по случайной траектории, и у таких траекторий тоже есть естественное направление, которое можно описать через производство энтропии. Команда из Лос-Аламоса задалась вопросом: если измерять непрерывно и сразу реагировать, можно ли управлять этим направлением?
Идея в общих чертах: измерить систему, передать результат контроллеру и сразу приложить подобранное поле или импульс. В зависимости от стратегии обратная связь может погасить, усилить или перекомпенсировать возмущение от измерения. Схема.
Их ответ: да, теоретически. С помощью тщательно спроектированных управляющих полей (подобранного гамильтониана, то есть выбранного набора сил, действующих на систему) вместе с обратной связью они показали, что измеряемую систему можно провести по траекториям, у которых стрела времени подавлена, растянута, размыта или даже обращена, так что траектории выглядят совместимыми с обращённым временем[1].
«Созданные нами инструменты позволяют управлять воспринимаемой стрелой времени, открывая неожиданные новые способы контроля квантовых систем». Луис Педро Гарсия-Пинтос, Лос-Аламос[1]
Энергия из измерений
Команда также предложила «двигатель на измерениях» — способ извлекать полезную энергию прямо из возмущения, вызванного квантовыми измерениями. По их словам, квантовые измерения становятся «термодинамическим ресурсом, который можно использовать для совершения работы»[1].
Различие, которое учащиеся часто упускают
Не машина времени и не бесплатная энергия.
Быстрая проверка
Какое утверждение о работе Лос-Аламоса по «обращению времени» верно?
Почему это может быть важно
- Квантовые вычисления: кубиты постоянно возмущаются окружением и измерениями. Лучшие способы направлять, гасить или повторно использовать эти возмущения помогут ими управлять.
- Квантовая термодинамика: понимание того, когда измерение может быть источником работы, помогает определить истинную энергетическую цену вычислений.
- Фундаментальная физика: вопрос о происхождении стрелы времени становится острее.
Вопрос в формате экзамена
Сформулируйте второй закон термодинамики через энтропию и с его помощью объясните, почему тепло самопроизвольно переходит от горячего тела к холодному, но не наоборот. [3 баллов]
Показать образец ответа и разбивку баллов
- полная энтропия изолированной системы никогда не убывает (при любом самопроизвольном процессе она растёт) (1 балл)
- при переходе тепла от горячего к холодному энтропия, полученная холодным телом, больше энтропии, потерянной горячим (ΔS = Q/T больше при меньшей T), поэтому полная энтропия растёт (1 балл)
- переход тепла от холодного к горячему уменьшил бы полную энтропию, поэтому он не происходит самопроизвольно (нужно совершать работу, как в холодильнике) (1 балл)
На что обращает внимание экзаменатор: точно сформулировать закон, затем сравнить два тела с помощью ΔS = Q/T.
Частая ошибка: говорить, что энтропия «всегда растёт» у любого тела. Не может убывать лишь полная энтропия изолированной системы; внутри холодильника энтропия может уменьшаться, потому что наружу выделяется больше.
Термодинамика и квантовое измерение — одни из самых недопонятых тем физики и одни из самых благодарных. Ещё один случай, когда квантовая «пустота» совершает реальную работу, — как вакуумные флуктуации усиливают сверхпроводник.
Хотите повторить эту тему?
Mostak предлагает онлайн-репетиторство по химии и естественным наукам для уровней GCSE и A-Level с упором на понимание, технику сдачи экзаменов и применение знаний.
Источники и дополнительное чтение
- ScienceDaily: Scientists make quantum time flow backward in stunning physics breakthrough (Jul 2026) — Лос-Аламос, Physical Review X, цитаты, двигатель на измерениях, оговорка о втором законе
- Wikipedia: Maxwell's demon — справка
- Wikipedia: Arrow of time — справка
Последняя проверка: 5 октября 2026 г. Цифры являются типичными опубликованными значениями, и правила могут изменяться. Формулировки в экзаменах различаются в зависимости от спецификации — проверьте свою.
Часто задаваемые вопросы
Учёные правда повернули время вспять?
Нет. Физики Лос-Аламосской национальной лаборатории разработали методы управления, при которых измеряемая квантовая система движется по траектории, выглядящей так, будто её «стрела времени» направлена назад, растянута или размыта. Само время для лаборатории и всех в ней идёт вперёд как обычно.
Это был эксперимент?
Это было теоретическое исследование, опубликованное в Physical Review X в 2026 году Луисом Педро Гарсия-Пинтосом вместе с И-Каем Лю и Алексеем Горшковым. Авторы планируют демонстрации на сверхпроводящих кубитах — элементах некоторых квантовых компьютеров.
Нарушается ли второй закон термодинамики?
Нет. Как в знаменитом мысленном эксперименте с демоном Максвелла, энтропия может локально казаться убывающей, но исследователи отмечают: второй закон не нарушается, если учесть все термодинамические затраты, включая измерение и обратную связь.
Что такое «двигатель на измерениях»?
Предлагаемое устройство, извлекающее полезную энергию из возмущения, вызванного самими квантовыми измерениями, — то есть измерение рассматривается как термодинамический ресурс.
Оценки и отзывы читателей
Оцените эту статью по нескольким критериям — ваше мнение помогает другим читателям и помогает нам становиться лучше.
Была ли эта статья полезной?
Расскажите, что вы думаете — исправление, вопрос, оставшийся без ответа, или тема, которую вы хотели бы увидеть далее.
Хотите обсудить голосом? Запишитесь на бесплатный видеозвонок в удобное время: 15 минут для короткого вопроса, 30 — для всего остального. Время показывается в вашем часовом поясе.
Об авторе
Sudershan Soni
Основатель и главный преподаватель в Mostak Services — репетитор по математике, естественным наукам, информатике и STEM со степенью магистра и более чем 20-летним профессиональным опытом, преподаёт ученикам от уровня 11+ и GCSE до A-Level и выше, онлайн по всему миру.
Читать полный профиль