Физики создали «мини-вселенную» из холодных атомов для проверки природы времени

Потребовалось несколько десятков тысяч сверхохлажденных атомов.

Физики из Бирмингемского университета провели эксперимент, в котором попытались проследить возникновение времени внутри искусственно созданной квантовой системы. Для этого исследователи собрали упрощенную модель Вселенной из 24 тысяч атомов рубидия, охлажденных почти до абсолютного нуля.

При таких температурах атомы переходят в особое состояние, где частицы начинают вести себя как единая система. Эту систему разделили на две области: одну можно было изучать напрямую, а другая оставалась изолированной от внешнего наблюдения.

После этого физики позволили облаку атомов расширяться и изучили, как волны проходят между двумя частями модели. Такой эксперимент не воспроизводит настоящую Вселенную, однако полученная модель позволяет проверить теорию из области квантовой гравитации.

Эксперимент подтвердил давнее предположение физиков: понятия «до» и «после» могут возникать как свойства энтропии самой системы. В данном случае эта энтропия математически описывает потерю квантовой информации по мере расширения Вселенной.

Джованни Баронтини

физик

Исследование дает первое контролируемое экспериментальное свидетельство того, что «время» можно определить через изменения внутри системы, а не через внешние «тикающие часы», с помощью которых мы обычно его представляем.

Измеряя параметры расширяющегося и сжимающегося облака холодных атомов рубидия, ученые смогли восстановить порядок событий. Этот порядок оказался похож на привычное нам течение времени: оно имеет устойчивое направление и меняет скорость в зависимости от изменений энтропии.

Теоретически такие «мини-вселенные» могут стать полезным инструментом для изучения процессов, которые невозможно напрямую наблюдать в космосе. Например, так можно — в теории — лучше понять, как могла развиваться ранняя Вселенная после Большого взрыва.