เวลาไหลย้อนกลับได้ในระบบควอนตัม ! -

สวัสดีครับ วันนี้จะมาเล่าข่าวที่น่าสนใจมากๆเรื่องทิศของเวลา จริงๆเราก็รู้ว่าเวลานั้นเดินไปข้างหน้า เมื่อวาน วันนี้ พรุ่งนี้ ย้อนกลับไม่ได้ ในฟิสิกส์เราพยายามหาหลักการมีอธิบายทิศการไหลของเวลาดังกล่าว ซึ่งก็คือ กฏข้อที่ 2 ของเทอร์โมไดนมิกซ์ ที่ว่าเอนโทรปีของระบบโดดเดี่ยวนั้นต้องเพิ่มขึ้น เช่น แก้วที่ตกแตกไม่สามารถที่จะประกอบร่างกลับขึ้นมาเองได้ หรือ แก้วกาแฟที่ร้อนในตอนเริ่มต้นเมื่อเวลาผ่านไปอุณหภูมิจะลดลงจนเท่ากับอุณหภูมิกับสิ่งแวดล้อมนั้นไม่สามารถที่อยู่ดีๆจะร้อนขึ้นมาเองได้ ดังนั้นทิศการเพิ่งของเอนโทรปีดูเหมือนจะเป็นทิศเดี่ยวกับเวลาที่ไหลไปด้วยสำหรับระบบมหาภาค

อย่างไรก็ตามเงื่อนไขด้านต้นดูเหมือนว่าอาจจะไม่เป็นจริงในโลกของควอนตัม ! เหตุเพราะสมบัติแสนพิเศษอันหนึ่งที่เรียกว่า เอนแทงเกิลเมนท์ หรือ อาจจะเรียกว่าความพัวพันทางควอนตัมก็อาจจะได้ แล้วเจ้านี้มันเป็นอย่างไร หากจะพูดง่ายๆ หากเรามีอนุภาคควอนตัม 2 อนุภาค หากเริ่มต้นทั้งสองไม่พัวพันกัน ทั้ง 2 จะมีสถานะอย่างไรก็ได้ไม่ขึ้นต่อกันเมื่อเราทำการวัด แต่หากเมื่อไรแล้วที่ทั้ง 2 พัวพันกันความอิสระจะหมดไป สถานะของตัวหนึ่งจะส่งผลต่อสถานะของอีกตัวหนึ่งเมื่อเราทำการวัด(อาจจะไม่รัดกุมแต่ก็พอได้อยู่) อย่างไรก็ตามความพัวพันดังกล่าวนั้นมีระดับด้วย คือ ตั้งแต่มากสุดไปจนต่ำสุด(คือไม่พัวพันกันแล้วนั้นเอง)

ในปี 2009 ทีมนักวิจัยประกอบด้วย Popescu, Short, Linden, Winter จากมหาวิทยาลัย Bristol ได้เสนอแนวคิดที่ว่าการที่แก้วกาแฟที่ร้อนในตอนเริ่มต้นนั้นเมื่อปล่อยทิ้งไว้จะเย็นลงและเข้าสู่สมดุลความร้อนเป็นเพราะว่าเกิดความพัวพันกับสิ่งแวดล้อม ถึงตรงนี้คนอ่านคงคิดในใจ อะไรหว้าาาาาา หือออออ อะไรประมาณนี้ ดูรูปที่ 1 ประกอบ อนุภาคกาแฟ(สีขาว) กับอนุภาคของอากาศ(น้ำตาล) เกิดอัตรกิริยาและพัวพันกัน เมื่อเวลาผ่านไปจำนวนอนุภาคของกาแฟจะเกิดความพัวพันมากขึ้นเรื่อยๆ จนเมื่อถึงสมดุลความร้อน พวกมันก็จะมีคู่พัวพันหมด ซึ่งตรงนี้ดูเหมือนว่าความพัวพันนั้นเป็นตัวกำหนดทิศของเวลา

อย่างไรก็ตามแนวคิดดังกล่าวไม่ได้เพิ่งเกิดเป็นครั้งแรกแต่หากโดนเสนอโดย Seth Lioyd เมื่อ 30 ปีที่แล้ว โดยเขามีแนวคิดว่าจริงแล้วความพัวพันนั้นอาจจะมีความเชื่อมโยงกับทิศของเวลา แล้วเขาก็เริ่มทำการคำนวณ เขาพบว่าทิศของเวลาสอดคล้องกับการเพิ่มความเข้มของความพัวพัน ซึ่งเขานำเสนอทีวิทยานิพนธ์ระดับปริญาเอกของเขา แต่ดูเหมือนจะไม่ใครเชื่อในแนวคิดเขา เขาส่งงานไปยังวารสารแต่โดนปฎิเสธกลับมาด้วยเหตุผลที่ว่าไม่มีฟิสิกส์ในงานี้เลย ฮาาาาา จริงๆ ณ เวลานั้นสาขา Quantum information ยังไม่เป็นที่รู้กันมากเหมือนขณะนี้ ซึ่ง ณ เวลานั้นมีนักฟิสิกส์คนหนึ่งบอกเขาว่า คำถามในเรื่องทิศของเวลาเป็นคำถามสำหรับพวกไม่เต็มบาท (ฮาาาาา) อะไรประมาณนั้น

ล่าสุดทีมนักวิจัยจากประเทศบลาซิลนำโดย Micadei ได้ทำการทดลองแสดงให้เห็นว่าด้วยเงื่อนไขเริ่มต้นอนุภาคมีความพัวพัน เวลาสามารถไหลย้อนกลับได้ ! การทดลองตามรูปที่ 2 นั้นทีมพบว่าหากเริ่มต้นอนุภาคทั้ง 2 ไม่พัวพันกันความร้อนจะไหลจากอนุภาคที่ร้อนไปยังอนุภาคที่เย็น(ร้อนเย็นวัดจากระดับพลังงาน) แต่หากเงื่อนไขเริ่มต้นเปลี่ยนไปเป็นว่าอนุภาคทั้ง 2 พัวพันกัน จากนั้นความพัวพันลดลงและหายไปปรากฏว่าอนุภาคที่ร้อนจะร้อนขึ้น ที่เย็นก็จะเย็นขึ้น ! ตรงนี้ฟังดูแล้วเหมือนจะขัดกับกฏข้อที่ 2 ของเทอร์โมไดนามิกซ์ แต่หากจริงๆแล้วไม่เพราะว่าระบบได้ใช้ความพัวพันไปในการทำความร้อนไหลย้อยกลับและแน่นอนด้วยว่าทิศของเวลา ดังนั้นเราพบว่าในโลกระดับมหภาคเราอาจจะย้อนเวลาไม่ได้แต่ในโลกควอนตัมนั้นอาจเป็นได้ หากเราเข้าใจและสามารถควบคุมความพัวพันของอนุภาคได้ดีมากขึ้น ก็เป็นไปได้ว่าเราจะสามารถอุ่นกาแฟด้วยปรากฏการณ์ควอนตัม