Игрушечная вселенная показала: время может оказаться квантовой иллюзией

Джованни Баронтини из Бирмингемского университета провел серию экспериментов для изучения природы времени, наблюдая за взаимодействием атомов в ультрахолодных условиях. Его цель — выяснить, может ли время возникнуть как результат этих взаимодействий, что важно для теоретической физики.

Для эксперимента Баронтини использовал около 20 000 атомов рубидия, охлажденных до экстремальных температур с помощью лазеров и электромагнитных полей. Эти атомы были разделены на две группы: «светлую» и «темную», что напоминало концепцию темной материи. В начале эксперимента система была вневременной, то есть стабильной и неизменной.

Используя лазеры, Баронтини создал квантовый обмен атомами между двумя секторами, что изменило энтропию системы — параметр, характеризующий степень беспорядка. В классической физике время связано с увеличением энтропии. Баронтини применил уравнение Шрёдингера для расчета квантовых состояний атомов. Результаты расчетов совпали с экспериментальными данными, подтверждая, что временной поток может возникнуть в рамках квантовых процессов.

Идея о возникновении времени из квантовых взаимодействий имеет исторические корни. В 1930-х годах Невилл Мотт предположил, что время может появиться из квантовых флуктуаций, а в 2013 году Марко Дженовезе подтвердил это, используя запутанные фотоны. Дженовезе отметил прогресс эксперимента Баронтини, так как ультрахолодные атомные системы позволяют более точно применять уравнение Шрёдингера.

Клаус Кифер из Кёльнского университета связал исследование Баронтини с попытками объединить теорию гравитации и квантовую механику. Он предположил, что в таких теориях время может не быть фундаментальным понятием. Однако ультрахолодные атомы в эксперименте представляют более простые процессы по сравнению с космологическими масштабами.

Карло Ровелли из Университета Экс-Марселя считает, что эксперименты подобного рода не дают принципиально новых знаний о времени, но стимулируют исследования в области квантовой гравитации и других аспектов физики.

Баронтини рассматривает своё исследование как подтверждение гипотез о природе времени, хотя отмечает, что результаты могут не применимы к космологии. Он подчеркивает необходимость дальнейших исследований, включая создание замкнутых систем, таких как черные дыры.