● news.bsdnet.hu

Brit kutatók 24 ezer ultrahideg atommal mutatták meg, hogy az idő belső változásokból is létrejöhet. A Birminghami Egyetem kutatói laboratóriumi körülmények között hoztak létre egy apró, kvantumos „miniuniverzumot”, amelyben az idő múlása külső óra nélkül is értelmezhetővé vált. A Physical Review Research folyóiratban megjelent tanulmány szerint a rendszer belső változásai önmagukban elegendők ahhoz, hogy kialakuljon az idő érzékelhető iránya. Giovanni Barontini professzor kísérlete arra a kérdésre kereste a választ, vajon az idő valóban az univerzum alapvető tulajdonsága-e. Több modern fizikai elmélet, köztük a Wheeler–DeWitt-egyenlet, azt feltételezi, hogy az univerzum egyetlen kvantumállapotként írható le, amelyhez nem tartozik külső „ketyegő” idő. Ebben a képben a megszokott időérzet nem egy független háttérből fakad, hanem a rendszer különböző részei közötti kapcsolatokból. A kutató ennek vizsgálatára 24 ezer ultrahideg atomot hűtött le az abszolút nulla fok fölé néhány milliárdod fokkal. Az atomfelhőt egy elszigetelt rendszerbe zárta, majd két eltérő frekvenciájú lézersugárral létrehozott egy vékony elválasztó réteget, amely két tartományra osztotta a rendszert. Az egyik régió megfigyelhető, „világos” zóna volt, a másik pedig „sötét”, közvetlenül nem észlelt terület. A miniuniverzumban a világos régió ismétlődően kitágult és összehúzódott, ami leegyszerűsített módon a Nagy Bumm és az azt követő, feltételezett Nagy Reccs folyamatára emlékeztetett. Mivel a rendszer teljesen elszigetelten működött, az események sorrendjét kizárólag a belső adatok alapján lehetett rekonstruálni, külső laboratóriumi óra használata nélkül. Az eredmények azt mutatták, hogy az idő a kvantumrendszerben végbemenő változásokból bontakozott ki. A kutatók megfigyelték, hogy az atomok rendezetlenségének, vagyis entrópiájának alakulása határozta meg az idő irányát, miközben az atomok a világos és sötét régió között mozogtak. Amikor a részecskék eloszlása változott, a rendszer „előrehaladt” az időben, amikor pedig az eloszlás stabilizálódott, az idő múlása gyakorlatilag leállt – írja a ScienceDaily. Barontini ezt a jelenséget entrópikus időnek nevezi. Szavai szerint „bizonyos elméletekben, különösen a kvantumgravitáció területén, az idő nem jelenik meg beépített jellemzőként. A mindennapi tapasztalat mégis azt mutatja, hogy az idő a múltból a jövő felé halad, miközben a fizika alapvető törvényei többnyire ugyanúgy működnek előre és visszafelé.” Hozzátette, „a vizsgálat elsőként szolgáltat ellenőrzött kísérleti bizonyítékot arra, hogy az idő egy rendszer belső változásai alapján is meghatározható, nem csupán egy külső ketyegő órára támaszkodva. Ez új nézőpontot adhat a kvantumgravitációban értelmezett idő természetéről, és a hagyományos időfogalommal egyenértékűen írhatja le a dinamikát.” A kutatók azt is kimutatták, hogy a kvantummechanika alapegyenlete, a Schrödinger-egyenlet átírható entrópikus időre. Így továbbra is előre jelezhető, miként fejlődik egy kvantumrendszer valószínűségi „felhője”, még akkor is, ha az időt nem külső paraméterként, hanem belső változások eredményeként definiálják. A kísérlet egy régóta fennálló problémát érint. Ha az univerzumnak nincs beépített órája, miként állapítható meg az események sorrendje. Az eredmények alapján a válasz a rendszer saját fejlődésében keresendő. A miniuniverzum új lehetőséget kínál a kvantumkozmológiai és kvantumgravitációs elképzelések laboratóriumi vizsgálatára. A kutatócsoport szerint a módszer később bonyolultabb kvantumrendszerekre is kiterjeszthető, ami akár a Nagy Bummhoz, a Nagy Reccshez vagy szimulált fekete lyukakhoz kapcsolódó modellek kísérleti tesztelését is lehetővé teheti.