Překvapivý experiment: Mini-vesmír z 24 000 atomů ukázal, že čas může vznikat z vnitřních změn systému

Vědci z Birminghamské univerzity vytvořili „mini-vesmír“ z 24 000 ultrachladných atomů, aby prozkoumali, jak by mohl vznikat čas bez potřeby externích hodin.

Vědci z Birminghamské univerzity vytvořili „mini-vesmír“ z 24 000 ultrachladných atomů, aby prozkoumali, jak by mohl vznikat čas bez potřeby externích hodin. Tento průlomový experiment, publikovaný v časopise Physical Review Research, nabízí nový způsob testování dlouholetých teorií o povaze času, kvantové gravitaci a původu vesmíru přímo v laboratoři.

Tým profesora Giovanniho Barontiniho použil mrak atomů rubidia, ochlazených na miliardtiny stupně nad absolutní nulou. Tyto částice byly uzavřeny v izolovaném kvantovém systému, který byl pomocí dvou laserových paprsků rozdělen na dvě oblasti: pozorovatelnou „světlou“ a skrytou „temnou“ oblast. V tomto zjednodušeném kosmu se světlá oblast opakovaně rozpínala a smršťovala, což připomínalo teoretické scénáře Velkého třesku následovaného Velkým krachem.

Protože systém byl zcela izolován od okolí, vědci dokázali rekonstruovat posloupnost událostí pouze na základě změn probíhajících uvnitř mini-vesmíru, aniž by potřebovali externí laboratorní hodiny. Experiment poukazuje na koncept známý jako „entropický čas“, kde plynutí času není nezávislým pozadím reality, ale je spojeno se změnami entropie – tedy způsobem, jakým se částice šíří systémem. Atomy se pohybovaly mezi světlými a temnými oblastmi, čímž měnily rozložení hmoty.

S vývojem těchto distribucí se systém posouval vpřed v čase. Když se uspořádání přestalo měnit, čas se efektivně zastavil. Tým zjistil, že tato verze času plynula konzistentním směrem a správně uspořádávala události, a to i během opakovaných cyklů expanze a kontrakce. Jeho tempo se mohlo zrychlovat nebo zpomalovat v závislosti na tom, jak se v systému měnila entropie. Profesor Barontini zdůraznil, že studie poskytuje kontrolované experimentální důkazy, že vnitřní změny v systému mohou definovat čas bez spoléhání na externí hodiny, což nabízí nový pohled na povahu času v kvantové gravitaci.

Výzkumníci také prokázali, že kvantová mechanika zůstává matematicky konzistentní v rámci tohoto rámce. Přepsali verzi Schrödingerovy rovnice pomocí entropického času, což umožňuje předpovídat, jak se vyvíjí kvantové rozdělení pravděpodobnosti. Tato platforma by mohla v budoucnu umožnit vědcům zkoumat podmínky spojené s raným vesmírem, testovat konkurenční teorie kvantové gravitace a dokonce simulovat černé díry v kontrolovaných laboratorních podmínkách. Experiment tak transformuje abstraktní debaty do testovatelné vědy.