Физики из Бирмингемского университета представили эксперимент, который может изменить представления о природе времени. Ученым удалось создать лабораторную «мини-вселенную», в которой ход времени определялся не внешними часами, а внутренними изменениями самой квантовой системы.
Детали эксперимента
Автор работы, профессор Джованни Баронтини, использовал облако из 24 тысяч сверххолодных атомов, охлажденных почти до абсолютного нуля. Внутри изолированной системы атомы разделили лазерами на две области — «светлую», доступную для наблюдения, и «темную», недоступную для прямых измерений. «Светлая» область периодически расширялась и сжималась, напоминая упрощенную модель Большого взрыва и гипотетического Большого сжатия.
Исследователи установили, что последовательность событий можно восстановить, используя только информацию изнутри системы, без внешних часов. Это подтверждает идею, что время возникает как следствие внутренней эволюции квантовой системы, а не как независимая величина.
Время оказалось связанным с изменениями энтропии — меры беспорядка в распределении атомов. Когда распределение частиц менялось, система «двигалась вперед» во времени. Если изменения прекращались, ход времени фактически останавливался.
«В некоторых теориях Вселенной, особенно в квантовой гравитации, время не предстает как встроенное свойство. Однако в повседневной жизни время течет от прошлого к будущему — почему это так, если большинство фундаментальных законов физики одинаково работают как вперед, так и назад? Это исследование предоставляет первые контролируемые экспериментальные доказательства того, что «время» можно определить через изменения внутри системы, а не как внешний «ход часов», который мы обычно воспринимаем как время», — отмечает Баронтини.
По мнению исследователей, платформа открывает путь к лабораторному изучению процессов ранней Вселенной, Большого взрыва, Большого сжатия и моделей черных дыр.