Физик создал маленькую Вселенную, для которой нет понятия времени
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Между квантовой механикой и Общей теорией относительности (ОТО) лежит проблема времени. Для теории относительности время локально и зависит от распределения материи в точке или от скорости движения объекта. Время течет, оно имеет направление из прошлого в будущее. Эталон времени, одна секунда — интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями энергии основного состояния атома цезия-133.
В квантовой механике уравнение Уилера — Де Витта описывает Вселенную как полную квантовую систему, единое неизменное состояние. В нем нет переменной времени, оно не встроено в уравнение изначально. Время откуда-то возникает.
Физик использовал 24 тысячи ультрахолодных атомов рубидия как миниатюрную Вселенную и нашел первое контролируемое экспериментальное свидетельство того, что время может возникать как следствие изменений в системе. Его работа опубликована в журнале Physical Review Research.
При температуре около абсолютного нуля атомы переходят в состояние конденсата Бозе — Эйнштейна. В нем все атомы ведут себя как единый объект, с которым работают именно квантовые законы физики. Профессор Джованни Баронтини (Giovanni Barontini) изолировал облако атомов рубидия от внешнего мира и разделил его «темную» и «яркую» стороны лазерным излучением — потенциальным барьером.
Ученый наблюдал за «яркой» стороной облака и изменял высоту барьера между частями системы. При изменении высоты барьера атомы переместились из темного сектора в яркий, затем конденсат достиг максимума и вернулся в изначальное состояние. Цикл длился 120 миллисекунд, информацию о системе исследователь регистрировал раз в две миллисекунды и использовал несколько высот потенциального барьера.
Исследователь смог восстановить последовательность событий внутри миниатюрной вселенной, используя только информацию из самой системы, без данных о течении времени. Изменений энтропии оказалось достаточно.
Энтропия — мера беспорядка системы. Когда атомы двигались из темного сектора в яркий, энтропия росла, а когда возвращались, энтропия локально убывала. Когда ничего не двигалось, энтропия оставалась постоянной. Баронтини назвал это «энтропийным временем», поскольку изменения величины энтропии помогли ему определить направление и последовательность всех событий в системе.
Энтропийное время текло в одном неизменном направлении, правильно упорядочивало события и оказалось неравномерным. Оно ускорялось или замедлялось в зависимости от того, как перераспределялась энтропия в системе. Автор исследования считает, что в этом видна связь между временем и скоростью физического изменения.
Баронтини проверил энтропийное время на уравнении Шредингера, описывающего эволюцию квантовой системы. В рамках новой парадигмы уравнение успешно описывало эволюцию маленькой Вселенной атомов рубидия.
«Это исследование дает первое контролируемое экспериментальное доказательство того, что „время“ можно определять через изменения внутри системы, а не как внешние „тикающие часы“. Оно предлагает новый взгляд на природу времени в квантовой гравитации, который может позволить описывать динамику так же эффективно, как и обычное время», — рассказал физик.
Исследователь отметил, что его результат поможет устранить противоречия между квантовой механикой и ОТО. Если ученые смогут найти путь записи уравнений квантовой механики в форме, не использующей время как переменную, они смогут значительно продвинуться в исследованиях квантовой гравитации. При этом Баронтини указал, что результаты его работы ждут независимого анализа, а миниатюрная Вселенная — радикальное упрощение, которое может не отражать работу энтропийного времени в реальном мире.
Telegram 
Дзен 
VK Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Некоторые опасные для здоровья химические вещества продолжают обнаруживать в окружающей среде спустя десятилетия после того, как их использование решили ограничивать. Масштабный обзор европейских данных показал, где именно сохраняются эти загрязнители и насколько массовым было их распространение.
Биологи открыли новый вид рептилий и присвоили ему научное имя Acanthosaura syrax — в честь желтой драконицы Сиракс, на которой в сериале «Дом Дракона» летала королева Рейнира Таргариен. Авторы исследования признались, что такое название не просто дань популярному фэнтези: крошечное существо действительно поразительно напоминает экранную тезку.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Приблизительно 130 миллионов лет назад, когда по земле бродили динозавры, какое-то млекопитающее пробежало по влажной песчаной дюне на территории современной южной части Бразилии. Размер оставленных этим древним существом следов поразил палеонтологов.
Проблемы с дыханием во время сна могут отражаться не только на самочувствии днем, но и на интимной жизни мужчин. Новый метаанализ показал, что по мере усугубления таких нарушений во сне показатели эректильной функции снижаются.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии