2630
Фізики створили квантову модель Всесвіту з приблизно 24 тисяч атомів і показали, що час можна визначати без зовнішнього годинника. Замість звичайного відліку секунд дослідники скористалися змінами всередині самої системи, яка циклічно розширювалася та стискалася. Про експеримент розповів професор Бірмінгемського університету Джованні Баронтіні.
Як фізики створили модель Всесвіту з 24 тисяч атомів
У сучасній фізиці існують теоретичні підходи, за якими час не обов’язково є незалежною властивістю Всесвіту. Зокрема, рівняння Вілера — ДеВітта дозволяє описувати Всесвіт як єдиний квантовий стан, для якого зовнішній годинник не потрібен. Постає питання: як у такій системі визначати послідовність подій.
Щоб перевірити можливість внутрішнього відліку часу, Баронтіні використав хмару приблизно з 24 тисяч атомів, охолоджену до температури лише на кілька мільярдних часток градуса вище абсолютного нуля. За таких умов дослідник міг спостерігати квантову поведінку частинок.
Два лазерні промені з різними частотами утворили тонкий бар’єр, який поділив ізольовану систему на дві області: спостережувану «світлу» і неспостережувану «темну». Атоми могли переміщуватися між ними, змінюючи розподіл частинок.
«Світла» частина системи періодично розширювалася та стискалася. Така поведінка нагадувала спрощену модель Великого вибуху та Великого стискання, гіпотетичного сценарію, за якого розширення космосу змінюється його стисканням.
Як ученим вдалося відстежити час без годинника
Основою незвичайного відліку стала ентропія, фізична величина, пов’язана з розподілом частинок та енергії. Коли атоми переходили між двома областями, розподіл у спостережуваній частині змінювався, і саме за цими змінами дослідник визначав послідовність подій.
Такий спосіб вимірювання назвали «ентропійним часом». Він дозволяв встановлювати порядок змін незалежно від циклів розширення та стискання системи. Його перебіг мав визначений напрямок, а швидкість залежала від того, наскільки швидко змінювалася ентропія.
Якщо розподіл атомів перестав змінюватися, ентропійний час фактично зупинявся. Це не означало буквальної зупинки часу в лабораторії, а лише те, що обраний внутрішній механізм відліку більше не фіксував змін.
Дослідник також показав, що з ентропійним часом можна записати рівняння Шредінгера, яке описує зміну квантових станів. Отже, внутрішній відлік може використовуватися не лише для визначення послідовності подій, а й для прогнозування поведінки квантової системи.
Експеримент не доводить, що час є ілюзією або не існує як фундаментальна властивість нашого Всесвіту. Проте він демонструє можливість вимірювати час через внутрішні зміни квантової системи без зовнішнього годинника.
Джерело: texno.novyny.live
