Що таке час і чи існує він насправді поза нашим сприйняттям? Фізик із Бірмінгемського університету зробив вагомий крок до вирішення цієї фундаментальної загадки науки. Професор Джованні Баронтіні створив у лабораторії квантовий мінівсесвіт. Експеримент довів: для вимірювання та існування плину часу зовнішній годинник взагалі не потрібен. Його дослідження, опубліковане у журналі Physical Review Research, демонструє, що час може бути не фундаментальною складовою космосу, а лише побічним продуктом поведінки квантових систем.
У сучасній теоретичній фізиці, зокрема в квантовій гравітації, дедалі популярнішою стає ідея, що час не є базовим тлом, на якому розгортаються події. Наприклад, знамените рівняння Вілера — ДеВітта описує Всесвіт як єдиний статичний квантовий стан, де немає жодного вбудованого таймера.
Повсякденний рух від минулого до майбутнього, який ми називаємо часом, має виникати через складні взаємозв’язки між частинками всередині системи. Головна проблема полягала в тому, як перевірити цю гіпотезу практично.
Лабораторний рецепт космосу
Щоб втілити теорію в життя, професор Баронтіні побудував спрощений квантовий макет Всесвіту. Він використав хмару з 24 тис атомів, охолоджених майже до абсолютного нуля — різниця становила лише кілька мільярдних часток градуса.
Магазин від Universe Space Tech
Журнал Астероїди і Комети №1 2026 (194) – Тверда Палітурка
До товаруЦі атоми ізолювали в замкненій системі й розділили тонким оптичним бар’єром із двох різночастотних лазерних променів. Утворилися дві зони: спостережувана («яскрава») та прихована («темна»).
Усередині цього мікрокосмосу «яскрава» частина то розширювалася, то стискалася. Це нагадувало циклічну модель нашого світу: від Великого вибуху до Великого стиснення. Оскільки система була абсолютно ізольованою, науковці могли фіксувати послідовність подій, спираючись виключно на внутрішні процеси мінівсесвіту, без допомоги будь-яких приладів ззовні.
Народження «ентропійного часу»
Експеримент показав, що умовний «час» у квантовій системі виникав завдяки змінам рівня хаосу (ентропії) під час міграції атомів між світлою та темною зонами. Поки частинки рухалися і перерозподілялися, система еволюціонувала — тобто рухалася вперед у часі. Щойно цей рух згасав і розподіл частинок ставав незмінним, час у мінівсесвіті буквально зупинявся.
Баронтіні назвав це явище «ентропійним часом». Він має унікальні властивості:
- завжди рухається в одному напрямку, створюючи чітку «стрілу часу»;
- логічно впорядковує події навіть під час стиснення та розширення квантової хмари;
- може прискорюватися або сповільнюватися залежно від інтенсивності зміни ентропії.
Міст до квантової гравітації
Дослідникам також вдалося адаптувати фундаментальне рівняння квантової механіки — рівняння Шредінгера — під цей «ентропійний час». Це означає, що фізики можуть успішно передбачати поведінку квантових систем, навіть якщо класичного часу з його годинниками не існує.
Такий підхід розв’язує давню проблему: як упорядкувати події у Всесвіті, що не має вбудованого таймера. Тепер замість сухих математичних моделей науковці отримали реальний лабораторний інструмент. У перспективі за допомогою аналогічних мікросистем вчені планують моделювати фізику чорних дір, перші миті Великого вибуху та перевіряти суперечливі теорії походження нашого Всесвіту.
Раніше ми намагалися розібратися, чи плив час інакше одразу після Великого вибуху.
За матеріалами sciencedaily.com
