מדענים בארה"ב הציגו פריצת דרך מדהימה בעולם הפיזיקה, לאחר שהצליחו לפתח שיטה הגורמת לחלקיקים זעירים להתנהג כאילו הזמן זורם לאחור במקום לפנים. המחקר החדש, שפורסם בכתב העת המדעי "Physical Review X", מציג דרך מעשית ראשונה לתמרן את מה שמכונה "חץ הזמן" – העיקרון הפיזיקלי לפיו הטבע נע תמיד רק בכיוון אחד קדימה. מעבר להישג התיאורטי, המדענים הצליחו לרתום את המנגנון הזה כדי לבנות מנוע מסוג חדש, שמסוגל לייצר אנרגיה וחשמל מעצם פעולת המדידה וההסתכלות על החלקיקים.
4+בעולם היום-יומי שלנו, לכולנו ברור שהזמן נע רק בכיוון אחד: כוס קפה חמה שיושבת על השולחן תמיד תתקרר, וחפץ שנשבר לעולם לא יתאחה מעצמו חזרה. אבל כשיוצאים מהעולם הגדול שלנו ויורדים לרמת החלקיקים הכי קטנים בטבע, העולם הקוונטי, חוקי הפיזיקה משתנים. ברמה הזעירה הזו, חוקי הטבע הם סימטריים לחלוטין – המשוואות עובדות בדיוק אותו הדבר בין אם הזמן נע קדימה ובין אם הוא נע אחורה.
הבעיה הגדולה של המדענים עד היום הייתה שברגע שבני אדם מנסים לצפות בחלקיקים האלה או למדוד אותם, פעולת המדידה עצמה "מפריעה" להם ומאלצת את הזמן לזרום קדימה כרגיל.
4+כדי לפתור את זה, החוקרים מהמעבדה הלאומית "לוס אלמוס" פיתחו שיטה חכמה: הם יצרו מערכת של הבזקים ופולסים מתוזמנים הפועלת כמו "מנגנון תיקון" בזמן אמת. המערכת הזו מזהה את ההפרעה שיוצרת המדידה האנושית, ומפעילה כוחות שמבטלים אותה. התוצאה היא שהחלקיקים נאלצים לנוע במסלול הפוך, שנראה ומנהג בדיוק כאילו מישהו לחץ על כפתור ה"רוורס" של הזמן.
כדי להבין איך הופכים את משחק הזמן הזה לחשמל, צריך להכיר רעיון מפורסם בפיזיקה שנקרא "השד של מקסוול". ההסבר הפשוט: דמיינו קופסה סגורה שמחולקת לשני חדרים ובאמצע יש דלת קטנה. בתוך הקופסה מתרוצצים חלקיקים – חלקם חמים שזזים מהר וחלקם קרים שזזים לאט.
4+עכשיו דמיינו "שד" קטן שיושב ליד הדלת: בכל פעם שמתקרב חלקיק חם הוא פותח את הדלת ונותן לו לעבור לחדר ימין, ובכל פעם שמתקרב חלקיק קר הוא מעביר אותו לחדר שמאל. בצורה הזו, ה"שד" יוצר חדר אחד חם מאוד וחדר אחד קר מאוד – ומעצם המיון הזה אפשר לייצר אנרגיה וחשמל מכלום.
במחקר הנוכחי, המדענים בנו גרסה מודרנית וריאליסטית של ה"שד" הזה. המערכת שלהם אוספת מידע על מצב החלקיקים, משתמשת בו כדי להפוך את כיוון הזמן שלהם, ובמקום שהאנרגיה של המדידה תתבזבז ותלך לאיבוד – המנוע מצליח ללכוד אותה.
4+במילים פשוטות, הפיזיקאים הפכו את עצם פעולת המדידה וההסתכלות על חלקיקים ל"סוללה" או למנוע שמפיק אנרגיה שימושית. בעתיד, האנרגיה הזו תוכל לשמש להפעלת מחשבי-על קוונטיים או להטענת סוללות מתקדמות. בשלב הבא, החוקרים מתכננים לבחון את המנוע באופן מעשי על גבי חלקיקי מחשוב מתקדמי המאפשרים תגובה מהירה במיוחד.
