Обращение времени

Обраще́ние вре́мени

Математическая операция замены знака времени в уравнениях, описывающих развитие во времени какой-либо физической системы (в уравнениях движения). Такая замена отвечает определённой симметрии, существующей в природе. А именно, все фундаментальные взаимодействия элементарных частиц (за одним исключением; см. ниже) обладают свойством т. н. Т-инвариантности: О. в. (замена t → — t) не меняет вида уравнений движения. Это означает, что наряду с любым возможным движением системы в природе может осуществляться обращенное во времени движение, когда система последовательно проходит в обратном порядке состояния, симметричные состояниям, проходимым в «прямом» движении. Такие симметричные по времени состояния отличаются противоположными направлениями скоростей и проекций спинов всех частиц и магнитного поля. Т-инвариантность приводит к определённым соотношениям между вероятностями прямых и обратных реакций, к запрету некоторых состояний поляризации частиц (См. Поляризация частиц) в реакциях, к равенству нулю электрического дипольного момента (См. Дипольный момент) элементарных частиц и т.д.

Из общих принципов современной квантовой теории поля следует, что все процессы в природе симметричны относительно произведения трёх операций: О. в. T, пространственной инверсии (См. Пространственная инверсия) Р и зарядового сопряжения (См. Зарядовое сопряжение) С (см. СРТ-теорема). Единственными обнаруженными на опыте процессами, в которых наблюдается нарушение комбинированной инверсии (См. Комбинированная инверсия) (СР), являются редкие распады долгоживущего K_L⁰-meзона: редкий распад K_L⁰ → 2π, а также лептонные распады K_L⁰ → π⁺ + е^-(μ^-) + , K_L⁰ → π^- + е⁺(μ⁺) + ν_e (ν_m) (см. К-мезоны), в которых обнаружена слабая (~10^-3) зарядовая асимметрия. Теоретический анализ экспериментальных данных по этим распадам приводит к заключению, что СРТ-инвариантность в них выполняется, а Т-инвариантность нарушается. Природа сил, нарушающих Т-инвариантность, не выяснена; возможно, это т. н. сверхслабое взаимодействие, в миллиард раз более слабое, чем обычное слабое взаимодействие.

Несмотря на то что элементарные микропроцессы (за указанным исключением) обратимы во времени, макроскопические процессы с участием очень большого числа частиц идут только в одном направлении — к состоянию термодинамического равновесия (см. Второе начало термодинамики). Статистическая физика объясняет этот парадокс тем, что состоянию макроскопического равновесия соответствует неизмеримо большая совокупность микроскопических состояний, чем состояниям неравновесным. Поэтому любое сколь угодно малое возмущение искажает движение системы, удаляющее её от состояния равновесия, и превращает его в движение, ведущее к равновесию.

С. С. Герштейн.