Fizičar Đovani Barontini sa Univerziteta u Birmingemu napravio je u laboratoriji "minijaturni svemir" kako bi ispitao da li je vrijeme osnovna osobina univerzuma ili nastaje kao posljedica promjena unutar kvantnih sistema, a rezultati eksperimenta otvaraju novo poglavlje u istraživanju jedne od najvećih misterija fizike.
On je kreirao studiju koja pruža prve kontrolisane eksperimentalne dokaze da u izolovanom kvantnom sistemu vrijeme može da se definiše njegovom unutrašnjom evolucijom, bez oslanjanja na vrijeme mjereno u spoljašnjem svijetu.
Sve pojave u svakodnevnom životu, poput starenja i hronološkog ređanja događaja, upućuju na to da vrijeme ima jasan smjer, od prošlosti prema budućnosti.
Na temeljnom nivou, priroda nije, međutim, tako jednosmjerna, a većina osnovnih fizičkih zakona, uključujući Njutnove zakone, klasičnu mehaniku i Šredingerovu jednačinu kvantne mehanike, mogu jednako dobro da opisuju procese koji se odvijaju unaprijed i unazad, prenosi Tanjug.
Postavlja se onda pitanje zašto vrijeme teče samo u jednom smjeru, a Barontinijev eksperiment postavlja još dublje pitanje, a to je - ako entropija određuje pravac vremena, može li iz nje da se definiše i sam protok vremena.
Kako se navodi, to pitanje je važno zato što dvije najuspješnije teorije moderne fizike vrijeme tretiraju različito, a u Ajnštajnovoj opštoj teoriji relativnosti vrijeme je dio prostor-vremena, koje se zakrivljuje pod uticajem mase i energije. Zato vrijeme sporije protiče u jačem gravitacionom polju, na primjer u blizini crne rupe.
U kvantnoj mehanici vrijeme se uglavnom javlja kao unaprijed zadati spoljašnji parametar prema kojem se kvantni sistemi mijenjaju.
Barontini je u svojoj studiji ispitao ideju da vrijeme nije nezavisna pozadina na kojoj se događaji odvijaju, nego proizlazi iz odnosa između različitih dijelova sistema, pri čemu jedan dio može poslužiti kao vremenska referenca drugom.
Barontini je tu ideju ispitao pomoću 24.000 atoma rubidijuma, ohlađenih na svega nekoliko milijarditih dijelova stepena iznad apsolutne nule, tačnije na minus 273,15 stepeni Celzijusa.
Na tako niskoj temperaturi nastaje Boze-Ajnštajnov kondenzat, stanje materije u kojem mnoštvo atoma počinje da se ponaša poput jedinstvenog kvantnog objekta.
Kvantno stanje cijelog izolovanog sistema razvija se prema Šredingerovoj jednačini, čija je dinamika u ovom slučaju vremenski reverzibilna.
Kada bismo poznavali potpuno kvantno stanje sistema i zakon njegovog razvoja, iz sadašnjeg stanja načelno bismo mogli da rekonstruišemo ranija i izračunamo kasnija stanja.
Matematički preokrenut sistem mogao bi da prođe kroz ista stanja obrnutim redoslijedom, ne kršeći temeljne zakone kvantne mehanike.
Kada posmatrač vidi samo jedan dio, dok drugi ostaje skriven, dio informacija iz vidljivog dijela postaje mu nedostupan jer prelazi u korelacije sa skrivenim dijelom.
U posmatranom sektoru zato se pojavljuju rast entropije i nepovratnost, odnosno strelica vremena.
Barontini je ukazao da "vrijeme i strelica vremena možda jednostavno nastaju iz neznanja".
"Da bismo imali vrijeme i mogli da posmatramo sistem, moramo se odreći nekih stepena slobode", dodao je on.
Barontinijevo istraživanje je dokaz koncepta, a ne konačan odgovor na pitanje šta je vrijeme. Njegov značaj je u tome što su teorijske ideje prvi put direktno i kvantitativno ispitane u kontrolisanom laboratorijskom sistemu, kao i to što je u izolovanom kvantnom sistemu zabilježena promjena entropije preko koje je definisano vrijeme, navodi se u časopisu.
Slični sistemi ultrahladnih atoma u budućnosti bi mogli da posluže za istraživanje ranog svemira, teorije Velikog praska, hipotetičkog Velikog sažimanja i određenih svojstava crnih rupa, zaključuje se u članku.
Fizičar Đovani Barontini u okviru najnovije studije u laboratoriji je stvorio "minijaturni svemir" kako bi eksperimentalno istražio pitanje da li je vrijeme temeljna komponenta stvarnosti ili može da nastane iz promjena unutar samog sistema, prenosi danas časopis Physical Review Research.
Fizičar sa Univerziteta u Birmingemu napravio je studiju koja pruža prve kontrolisane eksperimentalne dokaze da u izolovanom kvantnom sistemu vrijeme može da se definiše njegovom unutrašnjom evolucijom, bez oslanjanja na vrijeme mjereno u spoljašnjem svijetu.
Sve pojave u svakodnevnom životu, poput starenja i hronološkog ređanja događaja, upućuju na to da vrijeme ima jasan smjer, od prošlosti prema budućnosti.
Na temeljnom nivou, priroda nije, međutim, tako jednosmjerna, a većina osnovnih fizičkih zakona, uključujući Njutnove zakone, klasičnu mehaniku i Šredingerovu jednačinu kvantne mehanike, mogu jednako dobro da opisuju procese koji se odvijaju unaprijed i unazad.
Postavlja se onda pitanje zašto vrijeme teče samo u jednom smjeru, a Barontinijev eksperiment postavlja još dublje pitanje, a to je - ako entropija određuje pravac vremena, može li iz nje da se definiše i sam protok vremena.
Kako se navodi, to pitanje je važno zato što dvije najuspješnije teorije moderne fizike vrijeme tretiraju različito, a u Ajnštajnovoj opštoj teoriji relativnosti vrijeme je dio prostor-vremena, koje se zakrivljuje pod uticajem mase i energije. Zato vrijeme sporije protiče u jačem gravitacionom polju, na primjer u blizini crne rupe.
U kvantnoj mehanici vrijeme se uglavnom javlja kao unaprijed zadati spoljašnji parametar prema kojem se kvantni sistemi mijenjaju.
Barontini je u svojoj studiji ispitao ideju da vrijeme nije nezavisna pozadina na kojoj se događaji odvijaju, nego proizlazi iz odnosa između različitih dijelova sistema, pri čemu jedan dio može poslužiti kao vremenska referenca drugom.
Barontini je tu ideju ispitao pomoću 24.000 atoma rubidijuma, ohlađenih na svega nekoliko milijarditih dijelova stepena iznad apsolutne nule, tačnije na minus 273,15 stepeni Celzijusa.
Na tako niskoj temperaturi nastaje Boze-Ajnštajnov kondenzat, stanje materije u kojem mnoštvo atoma počinje da se ponaša poput jedinstvenog kvantnog objekta.
Kvantno stanje cijelog izolovanog sistema razvija se prema Šredingerovoj jednačini, čija je dinamika u ovom slučaju vremenski reverzibilna.
Kada bismo poznavali potpuno kvantno stanje sistema i zakon njegovog razvoja, iz sadašnjeg stanja načelno bismo mogli da rekonstruišemo ranija i izračunamo kasnija stanja.
Matematički preokrenut sistem mogao bi da prođe kroz ista stanja obrnutim redoslijedom, ne kršeći temeljne zakone kvantne mehanike.
Kada posmatrač vidi samo jedan dio, dok drugi ostaje skriven, dio informacija iz vidljivog dijela postaje mu nedostupan jer prelazi u korelacije sa skrivenim dijelom.
U posmatranom sektoru zato se pojavljuju rast entropije i nepovratnost, odnosno strelica vremena.
Barontini je ukazao da "vrijeme i strelica vremena možda jednostavno nastaju iz neznanja".
"Da bismo imali vrijeme i mogli da posmatramo sistem, moramo se odreći nekih stepena slobode", dodao je on.
Barontinijevo istraživanje je dokaz koncepta, a ne konačan odgovor na pitanje šta je vrijeme. Njegov značaj je u tome što su teorijske ideje prvi put direktno i kvantitativno ispitane u kontrolisanom laboratorijskom sistemu, kao i to što je u izolovanom kvantnom sistemu zabilježena promjena entropije preko koje je definisano vrijeme, navodi se u časopisu.
Slični sistemi ultrahladnih atoma u budućnosti bi mogli da posluže za istraživanje ranog svemira, teorije Velikog praska, hipotetičkog Velikog sažimanja i određenih svojstava crnih rupa, zaključuje se u članku.