Дослідження часу в квантовій системі
Дослідження Бірмінгемського університету, опубліковане в журналі Physical Review Research, виявило, що час може виникати як наслідок внутрішніх процесів у квантовій системі, а не існувати як зовнішня величина. Професор Джованні Баронтіні довів, що фіксувати перебіг часу можна без використання будь-яких годинників. Це відкриття ставить під сумнів традиційні уявлення про природу часу.
Експеримент та його результати
У рамках експерименту Баронтіні побудував ізольовану квантову систему з хмари з 24 тисяч атомів рубідію, які були охолоджені майже до абсолютного нуля, на кілька мільярдних часток градуса вище за найнижчу можливу температуру. Атоми утримувалися за допомогою лазерних пасток. Два промені різних частот розділили хмару на видиму (світлу) та приховану від спостереження (темну) зони. Під час експерименту світла область періодично стискалася та розширювалася, а рушійною силою цього процесу стала ентропія – міра невпорядкованості системи.
Квантова пастка залишалася повністю ізольованою від зовнішнього світу, і атоми вільно мігрували між світлою та темною зонами. Коли розподіл атомів ставав статичним, локальний час зупинявся. Баронтіні назвав це явище ентропійним часом. Він зазначив, що
“наше дослідження дає перші контрольовані експериментальні докази того, що час можна визначити через зміни всередині самої системи, а не як зовнішній цокаючий годинник”та підкреслив, що в деяких теоріях, особливо в квантовій гравітації, час не є базовим параметром.
Професор також додав:
“Проте в повсякденному житті ми чітко бачимо, як час тече з минулого в майбутнє”. Він поставив питання: “Чому так відбувається, якщо більшість фундаментальних законів фізики однаково працюють як вперед, так і назад у часі?”
Дослідження демонструє, що час може мати не лише лінійний, але й більш складний характер. Він може прискорюватися або сповільнюватися залежно від того, як саме перерозподіляється ентропія всередині системи. Це відкриває новий погляд на природу часу в квантовій гравітації, яка, за словами Баронтіні, “формує чітку стрілу часу”, що “послідовно впорядковує події навіть у системі, що постійно пульсує”.
Це дослідження має потенційні наслідки для розуміння фундаментальних аспектів фізики та філософії часу. Якщо час дійсно може бути визначений через внутрішні зміни у квантових системах, це може сприяти новим теоріям у фізиці, які поєднують квантову механіку та гравітацію. Вивчення ентропії та її зв'язку з часом також може відкрити нові горизонти в дослідженнях термодинаміки та інформаційних технологій.
Цікаво, що нещодавно проведені експерименти з фотонами також відкрили нові горизонти в розумінні часу, виявивши його негативні аспекти. Це дослідження показує, що концепція часу може бути ще більш складною, ніж вважалося раніше. Дізнайтеся більше про негативний час у новому експерименті, який став важливим кроком у вивченні фундаментальних законів фізики.