Физичар створио "минијатурни свемир” како би истражио питање појма времена

БИРМИНГЕМ - Физичар Ђовани Баронтини у оквиру најновије студије у лабораторији је створио „минијатурни свемир“ како би експериментално истражио питање да ли је вријеме темељна компонента стварности или може настати из промјена унутар самог система, пренио је часопис Physical Review Research.

Физичар са Универзитета у Бирмингему спровео је истраживање које пружа прве контролисане експерименталне доказе да се у изолованом квантном систему вријеме може дефинисати његовом унутрашњом еволуцијом, без ослањања на вријеме мјерено у спољашњем свијету.

Све појаве у свакодневном животу, попут старења и хронолошког слиједа догађаја, упућују на то да вријеме има јасан смјер – од прошлости ка будућности.

На темељном нивоу, међутим, природа није тако једносмјерна, а већина основних физичких закона, укључујући Њутнове законе, класичну механику и Шредингерову једначину квантне механике, подједнако добро описују процесе који се одвијају и унапријед и уназад.

Зато се поставља питање зашто вријеме тече само у једном смјеру, а Баронтинијев експеримент поставља још дубље питање – ако ентропија одређује правац времена, може ли се из ње дефинисати и сам проток времена.

Како се наводи, то питање је важно јер двије најуспјешније теорије модерне физике различито третирају вријеме. У Ајнштајновој општој теорији релативности вријеме је дио простор-времена, које се закривљује под утицајем масе и енергије. Због тога вријеме спорије протиче у јачем гравитационом пољу, на примјер у близини црне рупе.

У квантној механици вријеме се углавном јавља као унапријед задати спољни параметар према којем се квантни системи мијењају.

Баронтини је у свом истраживању испитао идеју да вријеме није независна позадина на којој се догађаји одвијају, већ да произлази из односа између различитих дијелова система, при чему један дио може послужити као временска референца другом.

Ту идеју испитао је помоћу 24.000 атома рубидијума, охлађених на свега неколико милијардитих дијелова степена изнад апсолутне нуле, односно на минус 273,15 степени Целзијуса.

На тако ниској температури настаје Бозе-Ајнштајнов кондензат – стање материје у којем велики број атома почиње да се понаша као јединствен квантни објекат.

Квантно стање цијелог изолованог система развија се према Шредингеровој једначини, чија је динамика у овом случају временски реверзибилна.

Када бисмо познавали потпуно квантно стање система и закон његовог развоја, из садашњег стања бисмо, бар у теорији, могли реконструисати ранија и израчунати будућа стања.

Математички обрнут систем могао би да прође кроз иста стања обрнутим редослиједом, без кршења темељних закона квантне механике.

Међутим, када посматрач види само један дио система, док други остаје скривен, дио информација из видљивог дијела постаје недоступан јер прелази у корелације са скривеним дијелом.

У посматраном дијелу система зато се појављују раст ентропије и неповратност, односно такозвана „стрелица времена“.

Баронтини сматра да „вријеме и стрелица времена можда једноставно настају из незнања“.

– Да бисмо имали вријеме и могли да посматрамо систем, морамо се одрећи неких степени слободе – рекао је он.

Баронтинијево истраживање представља доказ концепта, а не коначан одговор на питање шта је вријеме. Његов значај је у томе што су теоријске идеје први пут директно и квантитативно испитане у контролисаном лабораторијском систему, као и што је у изолованом квантном систему забиљежена промјена ентропије на основу које је дефинисано вријеме.

Закључује се да би слични системи ултрахладних атома у будућности могли послужити за истраживање раног свемира, теорије Великог праска, хипотетичког Великог сажимања и појединих својстава црних рупа.

Пратите нас на нашој Фејсбук и Инстаграм страници и X налогу.