Eksperiment Giovannija Barontinija prvi put je pokazao da vreme može nastati unutar potpuno izolovanog kvantnog sistema. Koristeći Bose‑Einsteinov kondenzat podeljen na "svetli" i "mračni" sektor, definisano je entropijsko vreme zasnovano na toku entropije između polovina. Entropijsko vreme redosledilo je događaje, moglo je ubrzavati, usporavati ili potpuno zastati, a dobijena varijanta Šredingerove jednačine odgovara eksperimentalnim podacima.
Vreme iznutra: Eksperiment pokazao kako nastaje unutrašnje vreme u kvantnom 'mini‑univerzumu'
An illustration of a universe forming within a microscopic bubble. New research created a "mini-universe" analogue from a cloud of atoms chilled to near-absolute-zero, then modeled how time emerged from the miniature system. | Credit: Pobytov via Getty Images
Po prvi put, fizičar je eksperimentalno posmatrao kako vreme može da se pojavi unutar potpuno izolovanog kvantnog sistema — stvarajući svoj ‘mini‑univerzum’. Rezultati otvaraju pitanje koje dugo muči teorijsku fiziku: ako univerzum nema ništa izvan sebe, odakle potiče vreme?
Eksperiment i ideja
U studiji objavljenoj 11. juna u časopisu Physical Review Research, Giovanni Barontini (University of Birmingham) upotrebio je oblak ultrahladnih atoma u stanju Bose‑Einsteinovog kondenzata. Kondenzat je smešten u potencijalnu jamu i prepolovljen tankim slojem laserskog svetla — tako je nastao svetli i mračni sektor. Sistem je bio dovoljno izolovan da nema spoljnog "sata" koji bi merio protok vremena.
Entropijsko (unutrašnje) vreme
Umesto laboratorijskog vremena, istraživači su definisali entropijsko vreme — meru vremena zasnovanu na toku entropije između dve polovine sistema. Kad entropija protiče između sektora, taj unutrašnji sat otkucava; kada nema razmene, unutrašnje vreme se zaustavlja.
Atomi u svetlom sektoru oscilovali su preko barijere — događaje su istraživači simbolično nazvali "Veliki prasak" (naviranje atoma u svetli sektor) i "Veliki kolaps" (povlačenje). Praćenjem toka entropije pokazano je da entropijsko vreme dosledno reda događaje u svetlom sektoru, ali njegova brzina može da varira u odnosu na laboratorijsko vreme.
The University of Birmingham experiment to trap and cool rubidium atoms close to absolute zero — the first step in assembling the mini-universe. | Credit: University of Birmingham
"Vreme je ubrzavalo, usporavalo ili stajalo, zavisno od toga šta je sistem radio," rekao je Barontini.
Teorijska potvrda i implikacije
Barontini je, koristeći entropijsko vreme, izveo varijantu Šredingerove jednačine koja je precizno reprodukovala posmatrane rezultate. Time je eksperimentalno podržana ideja relacijskog vremena — da vreme nije osnovna dimenzija, već nastaje iz odnosa između delova zatvorenog sistema.
Autori ističu i vezu sa strelicom vremena: kada posmatrač ili eksperiment gubi informacije o delu sistema (u ovom slučaju zanemarivanjem mračnog sektora), to ignorisanje je povezano sa entropijom i može proizvesti fizički osećaj protoka vremena u posmatranom delu.
Šta dalje?
Ovo je dokaz koncepta: hladni‑atom eksperimenti mogu da služe kao kontrolisani poligon za ispitivanje pitanja iz kvantne kosmologije i termodinamike. Metod bi se, kažu istraživači, mogao prilagoditi za simulacije egzotičnih pojava — analogije crnih rupa, uslove ranog univerzuma ili faze bliske "Velikom kolapsu".
Za sada brojna pitanja ostaju otvorena, ali eksperiment predstavlja značajan korak ka eksperimentalnoj proveri ideja o poreklu vremena.
Pomozite nam da budemo bolji.
