Fizikas sukūrė „mini visatą“, kuri matuoja laiką be laikrodžio

Birmingamo universiteto fizikas sukūrė kvantinę „mini visatą“ iš itin šaltų atomų, kuri matuoja laiko tėkmę be jokio išorinio laikrodžio — tai pirmasis kontroliuojamas eksperimentinis įrodymas, kad laikas gali atsirasti izoliuotos sistemos viduje.

Kosmosas šaltuose atomuose

Profesorius Giovanni Barontini atšaldė maždaug 24 000 rubidžio atomų iki kelių milijardųjų laipsnio dalių virš absoliutaus nulio, o tada padalijo gautą kvantinį debesį į dvi dalis naudodamas lazerio šviesos sieną. Vieną pusę — „šviesųjį“ sektorių — buvo galima stebėti, o kita liko paslėptu „tamsiuoju“ sektoriumi. Atomai skverbėsi pirmyn ir atgal per lazerio barjerą, ir būtent šis dalelių judėjimas tarnavo kaip sistemos vidinis laikrodis.phys+1

Šviesusis sektorius plečiasi į išorę, kol pasiekia maksimumą, tada susitraukia ir vėl subyra — mažytis Didysis sprogimas, po kurio seka Didysis susitraukimas — visas ciklas trunka apie dešimtadalį sekundės. Kai atomų pasiskirstymas keičiasi, laikas juda į priekį. Kai niekas nesiskirsto, laikas sustoja. Nereikia jokio išorinio laikrodžio rodyklės.scienceblog+1

Entropinis laikas elgiasi kaip tikras laikas

Paskelbęs savo išvadas žurnale Physical Review Research, Barontini parodė, kad šis „entropinis laikas“ teka viena nuoseklia kryptimi, suteikdamas aiškią rodyklę nuo praeities į ateitį. Jis teisingai išdėsto įvykius net tada, kai sistema plečiasi ir traukiasi, ir pagreitėja arba sulėtėja priklausomai nuo to, kaip sparčiai entropija juda tarp dviejų sektorių. Kai lazerio barjeras pakeliamas pakankamai aukštai, entropijos mainai sumažėja iki nulio ir mini visata dreifuoja link „šiluminės mirties“, kurioje entropinis laikas visiškai sustoja.arxiv+2

„Šis tyrimas pateikia pirmuosius kontroliuojamus eksperimentinius įrodymus, kad „laikas“ gali būti apibrėžtas sistemos vidiniais pokyčiais, o ne kaip išorinis „tiksintis laikrodis“, kurį laikome laiku“, — sakė Barontini, pridurdamas, kad šis metodas „galėtų būti naudojamas dinamikai aprašyti lygiai taip pat efektyviai, kaip ir įprastas laikas“.phys+1

Nauja bandymų aikštelė kvantinei kosmologijai

Eksperimentas remiasi ta pačia matematika, kuri naudojama aprašyti žaislines visatas kvantinėje kosmologijoje, o tai reiškia, kad abstrakčius kosminius klausimus apie laiką ir gravitaciją dabar galima tirti tikroje laboratorijoje. Kaip pranešė „New Scientist“, darbas rodo, kad laikas gali atsirasti iš kvantinių sąveikų, o ne egzistuoti kaip įgimta realybės savybė. Sistema yra analogas, o ne tikras kosmosas, tačiau ji atveria kontroliuojamą bandymų aikštelę teorijoms, kurios iki šiol liko tik teorinės — sujungiant kvantinę gravitaciją ir laboratorinę fiziką stiklinėje kameroje Birmingame.newscientist+2