Плин часу, до якого ми так звикли, може виявитися масштабною ілюзією. Сучасні дослідження припускають, що час не є фундаментальною складовою реальності, а виникає радше як побічний ефект квантових взаємодій між різними частинами Всесвіту. Нещодавно розроблена спрощена модель космосу надала фізикам нові підказки щодо природи часу в нашому реальному світі. Такі моделі широко використовуються в теоретичній фізиці для перевірки ідей, які неможливо дослідити безпосередньо.
Ідея провести незвичайний експеримент виникла у Джованні Баронтіні, фізика з Бірмінгемського університету. Спостерігаючи за тим, як його маленький син будує власний іграшковий світ, науковець помітив дивовижну схожість із лабораторними дослідженнями. За його словами, ізольована система є абсолютно статичною та нудною — у ній нічого не відбувається, а отже, і час ніби не минає
Щоб перевірити гіпотезу про ілюзорність часу, команда Баронтіні за допомогою лазерів та електромагнітних сил охолодила близько 20 тис. атомів рубідію до екстремально низьких температур, наближених майже до абсолютного нуля. Цей лабораторний «мінівсесвіт» штучно розділили на дві частини: «світлий» та «темний» сектори (останній символізував загадкову темну матерію).
Від взаємодії до народження часу
На початку експерименту створений всесвіт був статичним і позачасовим. Проте все змінилося, коли дослідники залучили лазери, змусивши сектори обмінюватися атомами. Почалася квантова взаємодія, яка призвела до зміни ентропії в системі. Оскільки в нашому Всесвіті час завжди тече у напрямку зростання ентропії, фізикам вдалося зафіксувати появу «внутрішнього часу» в їхній лабораторній моделі.
Баронтіні пішов ще далі: він підставив параметри цього новоутвореного часу в рівняння Шредінгера — фундаментальну формулу, що описує еволюцію квантових систем. Обчислення квантових станів атомів ідеально збіглися з реальними результатами експерименту.
Крок до квантової гравітації
Концепція часу як наслідку квантових кореляцій не є новою. Ще в 1930-х роках її запропонував фізик Невілл Мотт, а у 2013 році команда Марко Дженовезе з Італії вперше підтвердила її здійсненність під час експерименту із заплутаними частинками світла. Однак система з холодними атомами є набагато складнішою, і саме Баронтіні вперше вдалося змусити рівняння Шредінгера працювати з внутрішнім часом такої системи.
На думку Клауса Кіфера з Кельнського університету, такі експерименти пов’язані з глобальною проблемою: як об’єднати гравітацію та квантову механіку. Деякі науковці вважають, що на найглибшому фундаментальному рівні часу просто не існує. Водночас фізик Карло Ровеллі з Університету Екс-Марсель зазначає: хоча подібні симуляції спираються на вже відому нам фізику, вони є чудовим джерелом натхнення для пошуку підходів до невловимої теорії квантової гравітації.
Чорні діри в мініатюрі
Автор дослідження визнає, що лабораторна модель не є абсолютним доказом того, що час працює саме так на всіх рівнях космосу. Космологи, які вивчають реальний Всесвіт, можуть поставитися до таких паралелей із застереженням. Проте Баронтіні планує і далі вивчати свій ультрахолодний мінівсесвіт. Його наступна мета — за допомогою лазерів створити зони-пастки, з яких атоми не зможуть вирватися, що імітуватиме процеси поблизу чорної діри.
Проведене дослідження на основі “іграшкової” моделі Всесвіту демонструє, що в деяких квантових моделях час може виникати як похідне явище, а не бути фундаментальною складовою Всесвіту. Проте вона жодним чином не доводить що часу не існує.
Раніше ми розповідали про те, як на Землі настав кінець епохи ідеальних 24 годин, а також, як філософи поставили під сумнів людську свідомість.
За матеріалами newscientist.com
