დრო თითქოს ერთი მიმართულებით მიედინება. ჩვენ ვერასდროს ვხედავთ იმას, თუ როგორ მთელდება ძირს დავარდნილი და დამსხვრეული შუშა. თუმცა, ფიზიკოსებისთვის ეს არც ისე აშკარაა. განტოლებები, რომლებიც აღწერს მოძრაობას, მუშაობს ორივე მიმართულებით დროში.

ეს რას ნიშნავს? მაგალითად, მოძრავი ქანქარის ვიდეო ერთნაირად გამოიყურება, თუ მას უკუღმა გადაახვევთ. ჩვენ ვხედავთ დროს შეუქცევადს ბუნების კანონის — თერმოდინამიკის მეორე კანონის გამო. ეს კანონი გვეუბნება, რომ სისტემური ქაოსი ყოველთვის იზრდება. თუ გატეხილი შუშა თავისთავად გამთელდება, ქაოსი შემცირდება.

იგივე კანონი ვრცელდება მასალის დაძველებაზე. თუმცა, დარმშტადტის ფიზიკოსებმა დაადგინეს, რომ ყველაფერი ასე მარტივად არაა. მათ აღმოაჩინეს, რომ მოლეკულების მოძრაობა შუშაში ან პლასტმასში დროის მხრივ შეიძლება შეიცვალოს, თუ მას განსაკუთრებული კუთხით შეხედავთ.

ტილ ბოჰმერის ხელმძღვანელობით, დარმშტადტის ტექნიკური უნივერსიტეტის მეცნიერებმა კვლევის შედეგები Nature Physics-ში გამოაქვეყნეს.

შუშის შიდა საათი

შუშა ან პლასტმასი დამზაებულია მოლეკულების გადახლართული ქსელისგან. ეს მოლეკულები მუდმივად მოძრაობენ და იცვლიან პოზიციებს. ისინი ყოველთვის ეძებენ ქვედა ენერგეტიკულ მდგომარეობას, რაც გავლენას ახდენს მასალის თვისებებზე დროთა განმავლობაში — მასალა "ბერდება".

თუმცა, ამ პროცესს შეიძლება მილიარდობით წელი დასჭირდეს. მაგალითად, ეს ასეა ფანჯრის შუშის შემთხვევაში. "დაბერების" პროცესი შეიძლება აღიწეროს "მატერიალური დროით". იფიქრეთ ასე: მასალას აქვს საათი, რომელიც კედლის საათისგან განსხვავებულად მიედინება. მატერიალური დრო იკლებს უფრო სწრაფად ან ნელა, იმისდა მიხედვით, თუ რამდენად სწრაფად აწყობენ მასალის მოლეკულებს.

ეს კონცეფცია დაახლოებით 50 წლის წინ გაჩნდა, მაგრამ მისი გაზომვა ვერ ხდებოა. დარმშტადტის მკვლევრებმა, პროფესორ თომას ბლოხოვიჩის ხელმძღვანელობით, ეს პირველად შეძლეს.

გასაოცარი აღმოჩენა

"ეს დიდი გამოწვევა იყო. პაწაწინა მოლეკულების მოძრაობა კამერაზე იყო აღსაბეჭდი. ამას ძალიან რთულია და სპეციალური კამერა სჭირდება", — თქვეს მკვლევრებმა.

თუმცა, მკვლევრებმა ეს შეძლეს და მოძრაობა აღბეჭდეს. ამისთვის შუშის ნიმუშს ლაზერით ანათებდნენ. მინის მოლეკულებმა შუქი გაფანტეს. მიმოფანტული სინათლის სხივები ერთმანეთს ემთხვეოდა და კამერის სენსორზე ნათელი და მუქი ლაქების შემთხვევითი ნიმუში შექმნეს. სტატისტიკური მეთოდების გამოყენებით, მკვლევრებმა შეძლეს გამოევლინათ, თუ როგორ შეიცვალა ნიმუში დროთა განმავლობაში.

"ეს უკიდურესად ზუსტ გაზომვბეს საჭიროებდა, რაც მხოლოდ უახლესი ვიდეოკამერებით იყო შესაძლებელი", — თქვა ბლოხოვიჩმა.

შედეგები გასაოცარი იყო. დანიის როსკილდის უნივერსიტეტის მკვლევრების დახმარებით მათ გააანალიზეს მოლეკულური მოძრაობები მატერიალურ დროსთან დაკავშირებით. მათ აღმოაჩინეს, რომ ეს მოძრაობები არ იცვლებოდა, როგორც ეს ვიდეოს გადახვევის შემთხვევაში ხდება.

"თუმცა, ეს არ ნიშნავს იმას, რომ მასალების დაბერების პროცესი შეიძლებ შევცვალოთ", — აღნიშნეს მკვლევრებმა.

რას ნიშნავს ეს?

მკვლევრებმა ასევე დაადგინეს, რომ მასალაში მოძრავი ნივთიერებები განსაზღვრავენ უშუალოდ მასალის დაძველებას. მნიშვნელოვანია მხოლოდ ის მოძრაობები, რომლებიც დაკავშირებულია მატერიალურ დროსთან.

დარმშტადტის მკვლევრები თვლიან, რომ ეს აღმოჩენა ეხება ყველა მსგავს მასალას და არა მხოლოდ შუშას ან პლასტმასს. მათ ეს ჰიპოთეზა გამოცადეს მასალის ორი კლასის შესწავლით და კომპიუტერზე მოდელის მასალის სიმულირებით. მკვლევრებმა ყველა შემთხვევაში ერთნაირი შედეგი მიიღეს.

ფიზიკოსების ეს წარმატება მხოლოდ დასაწყისია და აჩენს ახალ პასუხგაუცემელ კითხვებს. მაგალითად, მათ სურთ იცოდნენ, თუ როგორ არის დაკავშირებული დროის ეს შექცევადობა ბუნების ფიზიკური კანონების შექცევადობასთან ან რატომ აქვს სხვადასხვა მასალას განსხვავებული შიდა საათი.