Ученые создали «мини-вселенную», где рождается время

Физик из Университета Бирмингема Джованни Баронтини разработал экспериментальную систему — так называемую «мини-вселенную», — которая позволяет изучать природу времени без использования внешнего часовника.
Исследование предлагает модель, в которой время не задано изначально, а «возникает» из динамики самой системы. Такой подход перекликается с некоторыми теориями квантовой гравитации, включая уравнение Уилера–ДеВитта, где Вселенная рассматривается как единое квантовое состояние без внешнего параметра времени.

В эксперименте ученые использовали облако из примерно 24 тысяч ультрахолодных атомов рубидия, охлажденных до температур, близких к абсолютному нулю. Система была разделена лазерным барьером на две области — «светлую» и «темную», между которыми могли перемещаться частицы.

В «светлой» части наблюдались циклы расширения и сжатия, напоминающие условные аналоги Большого взрыва и гипотетического сценария Большого сжатия. При этом весь процесс был изолирован от внешней среды, что позволило отслеживать изменения исключительно внутри системы.

Ключевой вывод работы заключается в том, что направление времени можно определить через рост и перераспределение энтропии — меры беспорядка в системе. Ученый называет этот подход «энтропийным временем».

( Энтропия — это мера хаоса или неопределенности в системе. В физике она задает направление стреле времени. Согласно второму закону термодинамики, в замкнутой системе энтропия со временем только возрастает. Это делает все макроскопические процессы необратимыми, определяя движение времени строго от прошлого к будущему.)

«Это исследование показывает, что время может быть определено изменениями внутри системы, а не внешним “тикающим” часом», — отметил Баронтini.

Согласно результатам, если распределение частиц меняется, система «движется вперед во времени». Если изменений нет, время, по сути, «останавливается». Такой подход также позволяет описывать эволюцию квантовой системы с помощью модифицированного уравнения Шрёдингера.

Авторы подчеркивают, что эксперимент дает редкую возможность проверять идеи квантовой космологии в лабораторных условиях. В перспективе это может помочь моделировать процессы ранней Вселенной, а также исследовать механизмы возникновения времени и динамику экстремальных космических объектов.

Британский физик Джованни Баронтини создал квантовую «мини-вселенную» из 24000 ультрахолодных атомов рубидия.
Эксперимент доказал, что время не является фундаментальным свойством, а возникает «изнутри» системы — через изменения в ее структуре, запутанность и рост энтропии (меры беспорядка) между составляющими.

Как устроен эксперимент:

Основа вселенной: Облако атомов охлаждалось почти до абсолютного нуля, переходя в особое квантовое состояние — конденсат Бозе-Эйнштейна.

(Конденсат Бозе—Эйнштейна (КБЭ) — это пятое агрегатное состояние вещества, получаемое при охлаждении газов до температур, близких к абсолютному нулю. В этом состоянии атомы перестают двигаться независимо друг от друга и сливаются в один гигантский «суператом», который ведет себя как единый квантовый объект.)


Отсутствие внешних часов: Ученые не использовали привычные фоновые часы, измеряющие время извне. Вместо этого они позволили микромиру развиваться самостоятельно.

Появление времени: Время и его стрела появились как (возникающее) свойство благодаря квантовой запутанности и изменению внутреннего состояния атомов относительно друг друга.

Роль энтропии: В ходе эволюции системы ее частицы запутывались. Оказалось, что для подсистем время начинает течь только тогда, когда возрастает энтропия общей вселенной.

Этот новаторский прорыв стирает грань между квантовой механикой и общей теорией относительности, подтверждая концепцию Уилера-Девитта о том, что Вселенная в целом существует вне времени.

(Концепция Уилера-Девитта — это попытка объединить квантовую механику и общую теорию относительности (ОТО). В ее основе лежит одноименное фундаментальное уравнение, которое описывает всю Вселенную как единую квантовую систему. Главный вывод теории — волновой функции Вселенной не требуется время для изменения, а сама гравитация рассматривается на микроскопическом квантовом уровне.)

- сразу в цитатник  [x]
- редактировать  

Понравилось? Поделись с друзьями: