هنگام قدم زدن در ساحل، آیا تا به حال فکر کرده اید که باد هرگز به طور تصادفی شن ها را به یک بنای تاریخی خاص مانند تاج محل تبدیل نمی کند؟ یا اینکه وقتی در یک اتاق می نشینید، اتم های سازنده هوا هرگز به طور تصادفی در یک گوشه به هم نمی چسبند و شما را رها می کنند تا در محیط بدون اکسیژن در سراسر اتاق بمیرید؟
به گزارش فرادید، این چیزها هرگز اتفاق نمی افتد و همه اینها به لطف قانون واحدی است که به نظر می رسد بر منظومه طبیعت حاکم است و آن قانون دوم ترمودینامیک است. به بیان ساده، همه چیز به بی نظمی گرایش دارد. گرما از مناطق گرم به مناطق سرد جریان می یابد و در یک سیستم ایزوله، آنتروپی (معیار بی نظمی در یک سیستم) فقط می تواند افزایش یابد.
تقریباً همه قوانین فیزیکی در زمان برگشت پذیر هستند، از معادله شرودینگر گرفته تا قوانین مکانیک کلاسیک نیوتن، اما قانون دوم ترمودینامیک متفاوت است و یک فلش زمان را به ما نشان می دهد. وقتی سیستمی را می بینید که به سمت بی نظمی حرکت می کند، می توانید مطمئن باشید که در طول زمان در حال تکامل است. شما نمی توانید تخم مرغ های آب پز را برگردانید و آنها را خام بپزید.
به همین دلیل، بسیار عجیب است که به نظر می رسد این پیکان زمان در شیشه و برخی مواد مشابه دیگر مورد مطالعه وجود نداشته باشد یا حداقل در هر دو جهت یکسان به نظر برسد.
در شیشه و پلاستیک (اگرچه ممکن است جامد به نظر برسند)، مولکول های داخل می توانند به اطراف حرکت کنند و به دنبال حالت های انرژی مطلوب تر باشند. این بازآرایی‌ها می‌تواند بر ویژگی‌های آنها تأثیر بگذارد و مطالعه این فرآیند را برای تولید ارزشمند کند. در این مطالعه، محققان سعی کردند ساییدگی و پارگی فیزیکی شیشه را بررسی کنند.
این تیم در مطالعه خود توضیح داد: «برخلاف تخریب مرتبط با واکنش‌های شیمیایی مانند خوردگی، سایش فیزیکی شامل تغییراتی در خواص مواد است که صرفاً توسط بازآرایی‌های مولکولی ایجاد می‌شود». مواد مات مانند شیشه‌های معمولی، پلیمرها و شیشه‌های فلزی همگی تحت سایش فیزیکی قرار می‌گیرند، زیرا حالت شیشه به طور مداوم به سمت یک حالت تعادل ناپایدار شل می‌شود.
این تغییر آنقدر طول می کشد که برای انسان قابل مشاهده نیست. با این حال، سایش شیشه را می توان با استفاده از این اصطلاح توصیف کردزمان مادیاو بررسی کرد. از این نظر، زمان درون یک ماده بسته به مدت زمانی که طول می‌کشد تا مولکول‌های درون یک ماده دوباره مرتب شوند، متفاوت است.
«زمان ماده را می‌توان زمانی در نظر گرفت که با ساعتی اندازه‌گیری می‌شود که سرعت آن با افزایش سن شیشه تغییر می‌کند. از نظر مفهومی، شبیه به مفهوم زمان مناسب نسبیت است، که زمانی است که توسط یک ساعت به دنبال ناظر متحرک اندازه گیری می شود.
برای بررسی این موضوع، تیم تحقیقاتی یک لیزر را به سمت یک نمونه شیشه ای نشانه رفت و آن را از نزدیک با یک دوربین پیچیده مشاهده کرد. هنگامی که نور به مولکول ها برخورد کرد، نور پراکنده شد و تیم توانست الگوهای نور و تاریکی را به صورت آماری تجزیه و تحلیل کند تا مشخص کند مولکول های ماده با چه سرعتی مرتب می شوند یا زمان در ماده چقدر سریع می گذرد.
در اینجا محققان چیز بسیار عجیبی پیدا کردند. به نظر می رسد نوسانات مولکول ها در شیشه و سایر موادی که تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته اند، در زمان قابل برگشت هستند. به این معنی که وقتی زمان به عقب برگردد، ظاهر آنها یکسان خواهد بود.
تیل بومر، نویسنده این مطالعه، در بیانیه‌ای گفت: اما این بدان معنا نیست که می‌توان فرسودگی را معکوس کرد. شیشه همچنان فرسوده می شود.
برخی از سوالاتی که از این مطالعه ناشی می شود: آیا این برگشت پذیری زمانی در مواد دیگر نیز وجود دارد و ساعت های داخلی آنها چقدر متفاوت است؟
این تیم افزود: «نتایج ما سؤالاتی را در مورد اینکه آیا برگشت‌پذیری زمان مادی یک ویژگی جهانی پیری است، آیا روابط پوسیدگی تعمیم‌یافته را می‌توان بر حسب زمان ماده به جای زمان آزمایشگاهی، شاید در سطح کلان بافت، فرموله کرد یا نه، ایجاد کرده است. اگر چنین است، چگونه این موضوع با مفهوم دمای موثر مرتبط است؟ از آنجایی که مدت ها پیش برای توصیف پیری معرفی شد، مهم است که آیا برگشت پذیری زمان مادی منعکس کننده برگشت پذیری قوانین اساسی فیزیک است و بنابراین به قضیه نوسان که نتیجه برگشت پذیری زمان میکروسکوپی را تعیین می کند مرتبط است یا خیر.
این تیم امیدوار است با استفاده از مواد مختلف این سؤالات را بیشتر بررسی کند. این تحقیقات می تواند به زودی به نتایج عجیب و هیجان انگیزی منجر شود.