Bringing time and space together for universal symmetry.

Research challenges long-held views on time evolution

Date: January 28, 2016

Source: Griffith University

New research from Griffith University's Centre for Quantum Dynamics is broadening perspectives on time and space. In a paper published in the journal Proceedings of the Royal Society A, Associate Professor Joan Vaccaro challenges the long-held presumption that time evolution -- the incessant unfolding of the universe over time -- is an elemental part of Nature.

In the paper, entitled "Quantum asymmetry between time and space," she suggests there may be a deeper origin due to a difference between the two directions of time: to the future and to the past.

"If you want to know where the universe came from and where it's going, you need to know about time," says Associate Professor Vaccaro. "Experiments on subatomic particles over the past 50 years ago show that Nature doesn't treat both directions of time equally. In particular, subatomic particles called K and B mesons behave slightly differently depending on the direction of time. When this subtle behaviour is included in a model of the universe, what we see is the universe changing from being fixed at one moment in time to continuously evolving. In other words, the subtle behaviour appears to be responsible for making the universe move forwards in time. Understanding how time evolution comes about in this way opens up a whole new view on the fundamental nature of time itself. It may even help us to better understand bizarre ideas such as travelling back in time."

According to the paper, an asymmetry exists between time and space in the sense that physical systems inevitably evolve over time whereas there is no corresponding ubiquitous translation over space. This asymmetry, long presumed to be elemental, is represented by equations of motion and conservation laws that operate differently over time and space.

However, Associate Professor Vaccaro used a "sum-over-paths formalism" to demonstrate the possibility of a time and space symmetry, meaning the conventional view of time evolution would need to be revisited.

"In the connection between time and space, space is easier to understand because it's simply there. But time is forever forcing us towards the future," says Associate Professor Vaccaro. "Yet while we are indeed moving forward in time, there is also always some movement backwards, a kind of jiggling effect, and it is this movement I want to measure using these K and B mesons."

Associate Professor Vaccaro says the research provides a solution to the origin of dynamics, an issue that has long perplexed science.

Story Source:

The above post is reprinted from materials provided by Griffith University. Note: Materials may be edited for content and length.

Journal Reference:

Joan A. Vaccaro. Quantum asymmetry between time and space. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Science, 2016; 472 (2185): 20150670 DOI: 10.1098/rspa.2015.0670

Une symétrie universelle pour rassembler le temps et l'espace.

Une étude remet en question d'anciens a priori sur l'évolution du temps.

Date: 28 Janvier 2016

Source: Université Griffith

De nouvelles découvertes, faites par le Centre de Recherche sur la Dynamique Quantique de l'Université Griffith, repoussent les limites de notre perception du temps et de l'espace.

Dans un article publié dans le journal « Proceedings of the Royal Society A », le Professeur agrégé Joan Vaccaro remet en question la vieille théorie selon laquelle l'évolution du temps - le constant déploiement de l'Univers à travers le temps - est un élément structurel de la Nature.

Dans cet article, intitulé "Quantum asymmetry between time and space" (« Asymétrie quantique entre le temps et l'espace »), elle émet l'hypothèse qu'il y a peut-être une cause plus profonde que l'on puisse attribuer à la différence entre les 2 directions du temps : vers le passé ou vers l'avenir.

« Si vous voulez savoir d’où vient l'Univers et où il va, vous devez vous intéresser au Temps », explique le Professeur Vaccaro.

« Les expériences des 50 dernières années sur les particules subatomiques montrent que la Nature ne considère pas les 2 directions du temps équitablement. Les particules subatomiques appelées méson K et méson B par exemple, se comportent d'une façon légèrement différente selon la direction du temps. Si l'on inclut cette subtile nuance de comportement dans un modèle d'univers, nous constatons que l'Univers change à partir d'un moment précis de son existence dans le temps pour ensuite évoluer constamment. En d'autres termes, cette nuance de comportement semble être responsable de la mise en route de l'univers à travers le temps . Comprendre comment la marche du temps prend cette direction (plutôt que l'autre), offre des perceptives entièrement nouvelles quant à la nature fondamentale du temps lui-même. Cela peut même nous aider à mieux appréhender des idées aussi invraisemblables que la possibilité de voyager dans le passé ».

Selon cet article, il existe une asymétrie entre le temps et l'espace dans le sens où les systèmes physiques tendent invariablement au fil du temps vers un point où il n'y a plus de déplacement uniforme à travers l'espace. Cette asymétrie, longtemps considérée comme structurelle, transparaît dans les équations sur les lois du mouvement et de sa conservation qui fonctionnent différemment à travers le temps et l'espace.

Néanmoins, le Professeur Vaccaro a utilisé une formule « d'intégrale-de-chemin»* pour démontrer la possibilité d'une symétrie entre le temps et l'espace, ce qui signifie que notre conception de l'évolution du temps aurait besoin d'être revue.

"Dans le rapport entre le temps et l'espace, l'espace est plus le facile à comprendre, car il est tout simplement là. Mais le temps nous pousse toujours vers l'avenir», explique le Professeur Vaccaro. "Pourtant, alors que nous allons à l'évidence de l'avant dans le temps, il y a aussi toujours une certaine quantité de mouvement vers l'arrière, une sorte d'effet de recul et c'est ce déplacement que je veux évaluer en utilisant les mésons K et B."

Le Professeur Vaccaro explique que son étude fournit une solution à l'origine de la mécanique**, un problème qui a longtemps laissé perplexe la science.

* Terme hautement spécialisé de physique des particules, Voir le physicien Richard Feynman et son « Intégrale de chemin » (« Path Integral »).

** Au sens que lui donne la physique.

Source de l'article :

L'article ci-dessus est reproduit à partir de matériaux fournis par l'Université Griffith. Remarque : les documents d’origine peuvent avoir été modifiés quant à leur contenu et longueur.

Journal de réference :

Joan A. Vaccaro. Asymétrie quantique entre le temps et l'espace. Comptes rendus de la Royal Society A: Sciences mathématiques, physiques et de l'ingénieur, 2016; 472 (2185): 20150670 DOI: 10.1098/rspa.2015.0670