Рост растений и старение человека – это не прямое следствие течения времени, а результат внутренних преобразований, происходящих внутри живых организмов. Однако возникает вопрос: могут ли эти внутренние изменения быть причиной возникновения самого времени? Исследователь разработал миниатюрную модель Вселенной, где именно так и происходит.

Сочетание принципов квантовой механики и общей теории относительности сталкивается с вопросом о природе времени. В рамках релятивистской концепции, время является локальным параметром и определяется распределением вещества в конкретной области пространства или скоростью перемещения рассматриваемого объекта. течетВременной поток обладает направленностью – от прошлого к будущему. Определение эталонного значения времени, равное одной секунде, основано на количестве колебаний (9 192 631 770), соответствующих переходу между энергетическими уровнями атома цезия-133.

В рамках квантовой механики уравнение Уилера — Де Витта рассматривает Вселенную как единую, неизменную квантовую систему. В этом уравнении отсутствует переменная времени; оно не является изначально заложенной характеристикой системы и возникает из другого источника.

Для проведения эксперимента физик использовал более двух десятков тысяч атомов рубидия в состоянии ультрахолода, создав тем самым миниатюрную Вселенную. В результате он получил первое контролируемое подтверждение того, что время может проявляться как следствие изменений внутри рассматриваемой системы. Результаты исследования были задокументированы. опубликована в журнале Physical Review Research.

Когда температура приближается к абсолютному нулю, атомы переходят в состояние конденсата Бозе — Эйнштейна. В этом состоянии все частицы начинают проявлять себя как единое целое, подчиняясь квантовым принципам физики. Профессор Джованни Баронтини (Giovanni Barontini) отделил облако рубидия от воздействия окружающей среды и разграничил его «темную» и «яркую» части посредством лазерного излучения – потенциального барьера.

Исследователь фиксировал изменения на наиболее освещенной части газопылевого образования, изменялЭто позволило контролировать высоту преграды между различными областями системы. Варьируя эту величину, атомы перемещались из темной зоны в светлую, затем конденсат достигал пика и возвращался к исходному положению. Один цикл занимал 120 миллисекунд; исследователь фиксировал данные о системе каждые две миллисекунды и использовал различные значения высоты потенциального барьера.

Благодаря полученным данным, ученый смог реконструировать ход событий внутри крошечной вселенной исключительно на основе информации из самой системы, без привлечения внешних временных меток. Оказалось достаточным анализ изменений энтропии.

Энтропия характеризует степень хаоса в системе. Перемещение атомов из темной области к светлой приводило к увеличению энтропии, а обратное движение – к локальному уменьшению. В состоянии покоя величина энтропии оставалась неизменной. Баронтини назвал это явление «энтропийным временем», поскольку колебания величины энтропии позволили установить порядок и последовательность всех происходящих процессов.

Время, определяемое энтропией, двигалось по единому направлению, обеспечивая последовательность событий и демонстрируя нелинейное поведение. Его скорость изменялась в зависимости от того, как происходило перераспределение энтропии внутри системы. По мнению автора работы, это указывает на взаимосвязь между временем и скоростью протекания физических процессов.

Баронтини применил концепцию времени, основанного на энтропийном подходе, к уравнению Шредингера, описывающегоВ рамках новой теоретической модели уравнение позволило успешно смоделировать развитие квантовой системы. Оно давало возможность описывать изменение состояния малой вселенной, состоящей из атомов рубидия.

«Данная работа предоставляет первое экспериментальное подтверждение того, что понятие «времени» можно выводить на основе внутренних преобразований в системе, а не воспринимать как внешнее течение», — пояснил ученый-физик. Она открывает новый подход к пониманию природы времени в контексте квантовой гравитации и потенциально может обеспечить эффективное описание динамических процессов.

По словам исследователя, полученные данные помогут разрешить расхождения между принципами квантовой механики и общей теорией относительности. Если удастся перевести уравнения квантовой механики в формулировку без использования времени как параметра, это откроет значительные продвинуться перспективы для дальнейших исследований квантовой гравитации. Баронтини подчеркнул необходимость независимой проверки полученных результатов и отметил, что созданная им миниатюрная вселенная представляет собой упрощенную модель, которая может не полностью воспроизводить поведение энтропийного времени в действительности.