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.
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.
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.
Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
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.
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.
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