Що, як звичного нам цокання годинника насправді не існує, а час – це лише побічний продукт взаємодії між речами? Нещодавно, 12 червня 2026 року, у науковому журналі Physical Review Research було опубліковано дослідження під назвою “Testing the problem of time with cold atoms”, яке підтверджує цю сміливу гіпотезу на практиці. Науковці з Бірмінгемського університету під керівництвом професора Джованні Баронтіні створили у лабораторії мініатюрний квантовий всесвіт і змусили його жити за власним внутрішнім календарем. Цей прорив дозволяє зазирнути за лаштунки реальності та зрозуміти, чому наш світ рухається лише в одному напрямку, навіть якщо фундаментальні закони фізики цього не вимагають.
Повідомляє T4 з посиланням на sciencedaily.com.
Як зачинити 24 000 атомів у квантовий всесвіт
Щоб побудувати модель космосу на лабораторному столі, дослідники використали хмару з 24 000 атомів рубідію. Їх охолодили до неймовірних температур – майже до абсолютного нуля, тобто на лічені мільярдні частки градуса вище за повний температурний штиль. У такому стані речовина перетворюється на конденсат Бозе – Ейнштейна. Це дивовижна форма матерії, де тисячі атомів втрачають свою індивідуальність і починають поводитися як один величезний макроскопічний квантовий об’єкт. Для утримання цієї хмари вчені використали спеціальну пастку з консервативним потенціалом. Це дозволило повністю ізолювати систему від зовнішнього світу та звести втрати енергії, тобто дисипацію, практично до нуля.
Далі систему розділили навпіл за допомогою двох лазерних променів різної частоти. Утворилося дві зони: одна спостережувана, яку вчені назвали яскравим сектором, та інша – темний сектор. І ось тут почалося найцікавіше. Яскрава частина системи почала циклічно розширюватися та стискатися. Це виглядало як мініатюрне відтворення глобальних космологічних процесів – Великого вибуху (Big Bang) та Великого стиснення (Big Crunch).
Що таке ентропійний час і чому він може зупинитися
Головне питання експерименту полягало в тому, як виміряти швидкість змін у закритій системі без використання зовнішнього лабораторного годинника. Відповідь знайшли у хаосі. Коли атоми рубідію перетинали оптичний бар’єр між двома секторами, рівень безладу в системі змінювався. Цей параметр зміни безладу дослідники перетворили на нову систему координат, назвавши її “ентропійним часом”.
На практиці це означає, що хід подій визначається виключно внутрішніми зв’язками між частинками. Коли атоми активно рухалися між зонами, їхній внутрішній час йшов уперед. Але щойно обмін атомами та ентропією між двома секторами припинявся, внутрішній ентропійний час повністю зупинявся. Це нагадує чарівну паузу: світ навколо продовжує існувати, але всередині цієї замкненої системи час буквально зникає, бо більше нічого не змінюється.
Цікаво, що виміряний внутрішній ентропійний час системи демонструє монотонне зростання. Навіть коли зовнішній лабораторний годинник фіксує циклічні коливання та повторювану еволюцію системи, її внутрішня хронологія все одно рухається лише вперед. Це дає чітке пояснення, чому для нас час завжди тече з минулого в майбутнє.
Формула Шредінгера без класичного часу
Щоб довести життєздатність своєї теорії, фізики пішли далі. Вони переписали знамените рівняння Шредінгера – основу квантової механіки, яка зазвичай описує зміни системи в абсолютному часі. Науковці вивели модифіковане рівняння Шредінгера в ентропійному часі. Виявилося, що ця нова математична модель кількісно точно описує та відтворює виміряну еволюцію системи. Вона дає такі ж точні прогнози, як і класична фізика, але без залучення зовнішнього часу.
Для сучасної науки це важливий крок. Він наближає нас до розв’язання однієї з найбільших суперечностей у фізиці – сумісності квантової механіки та загальної теорії відносності Ейнштейна. В теоріях квантової гравітації час часто взагалі не фігурує як фундаментальна величина. Тепер вчені отримали інструмент, який дозволяє тестувати такі складні космологічні концепції прямо в лабораторії, не чекаючи польотів до чорних дір.
В українських реаліях, де наукові інститути часто стикаються з браком фінансування для побудови гігантських прискорювачів частинок, такі настільні квантові експерименти відкривають великі можливості. Дослідження з ультрахолодними атомами та конденсатом Бозе – Ейнштейна не потребують кілометрових підземних тунелів. Вони вимагають лише високоточних лазерів, вакуумних камер та глибокого теоретичного розуміння процесу, що цілком під силу вітчизняним фізикам-теоретикам та експериментаторам, які працюють у сфері нанотехнологій та квантової оптики.
Популярні питання про квантовий всесвіт та час
Чи означає це, що часу насправді не існує?
У фундаментальному сенсі – можливо, так. Експеримент доводить, що час може бути не базовою тканиною Всесвіту, а емерджентною властивістю. Тобто він виникає лише тоді, коли складна система взаємодіє сама з собою та змінює свій рівень хаосу. Без цих змін поняття часу втрачає сенс.
Як саме атоми рубідію допомагають моделювати Великий вибух?
Коли хмара з 24 000 атомів у яскравому секторі розширюється, це нагадує розширення простору після Великого вибуху. Наступне стиснення імітує Велике стиснення – гіпотетичний фінал Всесвіту. Спостерігаючи за цим циклом, вчені бачать, як поводиться квантова матерія в екстремальних космологічних сценаріях.
Чи можна використовувати ентропійний час у повсякденному житті?
Поки що ні. Наші наручні годинники та смартфони працюють на основі періодичних коливань, що прив’язані до зовнішнього часу. Проте концепція ентропійного часу може допомогти у створенні принципово нових квантових комп’ютерів, де процеси обчислень мають відбуватися без жодних зовнішніх завад чи десинхронізації.
Створення цього мікроскопічного всесвіту показує, що таємниці космосу можна розгадувати в межах звичайної лабораторної кімнати. Якщо час дійсно є продуктом внутрішнього безладу, то кожен із нас є безпосереднім учасником його створення. Щоразу, коли ми заварюємо чай або впорядковуємо файли на комп’ютері, ми трохи змінюємо ентропію навколо себе. Можливо, саме в цих простих діях і ховається справжній двигун нашого всесвіту? Поділіться своїми думками: чи готові ви прийняти світ, де час – це лише ілюзія?
Підписуйся на наш Telegram-канал