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 Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Даже умеренный, но регулярный недосып может влиять на массу тела без каких-либо особых изменений в рационе. Авторы нового исследования выяснили, какой именно прибавки в весе можно ожидать.
Международная команда ученых выяснила, что иногда взаимное вылизывание у кошек укрепляет социальные связи, но может служить и демонстрацией превосходства — способом давления или попыткой вытеснить более слабого соседа с удобного места. Открытие позволит по-новому взглянуть на социальную жизнь этих питомцев.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Израильские биологи научили родственника табака самостоятельно вырабатывать пять психоделических веществ, которые в природе происходят из трех царств: растений, грибов и животных. Для этого ученые впервые расшифровали природный путь выработки ДМТ, а затем перенесли нужные гены в один организм.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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