У новому дослідженні вчені з Південної Африки звернули увагу на одну з найбільш загадкових властивостей Всесвіту — так звану «стрілу часу». Саме вона визначає, чому ми сприймаємо час як рух лише вперед: від минулого до майбутнього. Але розрахунки показали, що за певних умов у нейтронних зірках усе може працювати зовсім інакше.
Дослідники вивчали математичні моделі колапсу нейтронних зірок — надщільних залишків масивних світил, які загинули після вибуху наднової. Попри невеликий розмір, така зоря може мати масу, більшу за Сонце. Її гравітація настільки потужна, що серйозно викривлює простір і час.
У центрі роботи опинилися так звані «епохальні функції» — математичні інструменти, які допомагають описувати стан простору-часу та зміну ентропії. Саме ентропія в сучасній фізиці вважається одним із головних пояснень напрямку часу: безлад у Всесвіті постійно зростає, тому час і рухається вперед.
Для аналізу вчені використали кілька ключових параметрів, які описують викривлення простору-часу: скаляр кривизни Річчі, квадрат Річчі, скаляр Кречмана та тензор Вейля. Усі вони дозволяють зрозуміти, як саме поводиться гравітація в екстремальних умовах.
Під час моделювання нестабільної нейтронної зорі науковці помітили несподівану річ: деякі показники ентропії починали не зростати, а зменшуватися. А це, з точки зору фізики, виглядає так, ніби локально час рухається у зворотному напрямку.
Як пояснюють автори роботи, це можна порівняти з відомим прикладом, коли зубна паста сама повертається назад у тюбик. У звичайному світі подібне неможливе через зростання безладу, але надпотужна гравітація нейтронної зорі створює виняткові умови.
Дослідники наголошують, що мова йде не про справжню машину часу, а про математичну поведінку фізичних процесів у дуже специфічному середовищі. Проте результати можуть допомогти краще зрозуміти ранній Всесвіт, чорні діри та природу самого часу.
Особливий інтерес викликає концепція гравітаційної ентропії. На відміну від звичайної ентропії, яка прагне до розсіювання матерії, гравітація навпаки змушує речовину збиратися разом. Саме конфлікт між цими двома процесами, ймовірно, і створює дивний ефект «зворотної стріли часу» всередині колапсуючих нейтронних зірок.
Науковці підкреслюють, що їхня робота є лише одним із кроків до глибшого розуміння космології. Кожна нова модель допомагає перевіряти теорії про те, як влаштований Всесвіт і чому час для нас рухається саме так, а не інакше. Робота дослідників зараз опублікована в журналі European Physical Journal.
