Квантовая связь. Уникальный лабораторный эксперимент подтвердил теорию реляционного времени
Физик-экспериментатор Джованни Баронтини из Бирмингемского университета (Великобритания) впервые в истории сумел экспериментально зафиксировать возникновение времени внутри изолированной квантовой системы.
Результаты уникального исследования, опубликованные в журнале Physical Review Research, проливают свет на фундаментальную космологическую загадку: как возникает восприятие времени во Вселенной, если за ее пределами нет никаких внешних часов.
Для создания своей «мини-вселенной» Баронтини использовал облако ультрахолодных атомов в состоянии конденсата Бозе — Эйнштейна. При температурах, максимально приближенных к абсолютному нулю ( -273,15 °C) тысячи атомов замедляются почти до полной остановки и сливаются в единый квантовый объект. Ученый поместил этот конденсат в специальную ловушку и разделил его тонким слоем лазерного света на две части: «светлый сектор», за которым велось тщательное наблюдение, и «темный сектор», информацию о котором намеренно игнорировали.
Атомы периодически перетекали через лазерный барьер туда и обратно. Моменты их притока ученые назвали локальным «Большим взрывом», а оттока — «Большим сжатием». Вместо лабораторного времени исследователь фиксировал «энтропийное время», измерявшееся исключительно количеством энтропии. ( меры беспорядка), циркулировавшей между двумя половинами системы.
Эксперимент показал удивительные результаты: внутреннее энтропийное время надежно упорядочивало события в светлом секторе, однако его скорость полностью зависела от поведения системы. Когда обмен энтропией ускорялся, внутренние часы шли быстрее; когда замедлялся — время замедлялось, а при достижении равновесия между секторами ( прекращение потока энергии) — время полностью останавливалось.
Благодаря этому внутреннему времени физик смог вывести вариант уравнения Шрёдингера, который идеально воспроизвел результаты лабораторных наблюдений. Баронтини пришел к выводу, что само время и его необратимое направление ( стрела времени) возникают тогда, когда наблюдатель сознательно отказывается от части информации. Ограниченность знаний о «темном секторе» фактически и породила время в «светлом».
В будущем с помощью таких систем на основе холодных атомов ученые планируют моделировать аналоги черных дыр и другие экзотические явления ранней Вселенной.