Как время рождается внутри квантового мира
Согласно публикации в Physical Review Research, ученые Бирмингемского университета пришли к выводу, что время способно возникать как результат внутренних взаимодействий в квантовой системе, а не быть внешне заданной величиной. Профессор Джованни Баронтини экспериментально показал, что течение времени можно зафиксировать без применения часов. Это открытие бросает вызов привычным представлениям о природе времени.
Постановка опыта и ключевые выводы
В ходе работы Баронтини создал изолированную квантовую систему: облако из 24 тысяч атомов рубидия, охлажденных почти до абсолютного нуля — всего на несколько миллиардных долей градуса выше минимально возможной температуры. Атомы удерживались лазерными ловушками. Два луча разной частоты разделили облако на видимую (светлую) и скрытую от наблюдения (темную) зоны. В процессе эксперимента светлая область периодически сжималась и расширялась. Движущей силой этого процесса выступала энтропия — мера неупорядоченности системы.
Квантовая ловушка была полностью изолирована от внешнего мира, и атомы свободно перемещались между светлой и темной зонами. Когда распределение атомов становилось статичным, локальное время останавливалось. Баронтини назвал это явление энтропийным временем. Он отметил:
«Наше исследование предоставляет первые контролируемые экспериментальные доказательства того, что время можно определять через изменения внутри самой системы, а не через внешние тикающие часы», подчеркнув, что в ряде теорий, особенно в квантовой гравитации, время не считается фундаментальным параметром.
Профессор также добавил:
«Однако в повседневной жизни мы отчетливо видим, как время течет из прошлого в будущее». Он задался вопросом: «Почему так происходит, если большинство фундаментальных законов физики одинаково работают как вперед, так и назад во времени?»
Работа демонстрирует, что время может иметь не только линейный, но и более сложный характер. Оно способно ускоряться или замедляться в зависимости от того, как именно перераспределяется энтропия внутри системы. Это открывает новый взгляд на природу времени в квантовой гравитации, которая, по словам Баронтини, «формирует четкую стрелу времени», «последовательно упорядочивающую события даже в постоянно пульсирующей системе».
Данное исследование имеет потенциальные последствия для понимания фундаментальных аспектов физики и философии времени. Если время действительно может определяться через внутренние изменения в квантовых системах, это может способствовать созданию новых теорий, объединяющих квантовую механику и гравитацию. Изучение энтропии и ее связи со временем также может открыть новые горизонты в термодинамике и информационных технологиях.
В то время как исследование профессора Баронтини открывает новые горизонты в понимании времени, другие ученые также делают сенсационные открытия в этой области. Например, недавние эксперименты показали, что фотоны могут демонстрировать явление «отрицательного времени». Это открытие поднимает важные вопросы о природе времени и его восприятии в квантовом мире. Узнайте подробнее о том, что это значит для нашей концепции времени в новом эксперименте с фотонами.