Foto: AI/ScienceDaily.com

Vědci z Univerzity v Birminghamu vytvořili v laboratoři miniaturní vesmír, který odhalil, jak může čas vzniknout bez hodin, což vyvolává hluboké otázky o samotné povaze reality. Co když čas není základní součástí vesmíru, ale něco, co vzniká z měnících se vztahů uvnitř něj? Profesor Giovanni Barontini z Univerzity v Birminghamu vytvořil v laboratoři miniaturní vesmír, který nabízí překvapivý nový způsob, jak tuto možnost prozkoumat.

Autor původního článku: redakce

Experiment s ultrachladnými atomy

Použitím tisíců atomů ochlazených na teploty těsně nad absolutní nulou profesor Giovanni Barontini demonstroval, že průběh času lze měřit bez spoléhání na externí hodiny. Místo toho se forma času přirozeně objevuje z chování částic uvnitř experimentálního systému. Zjištění, publikovaná v časopise Physical Review Research, poskytují experimentální důkazy pro zajímavou myšlenku v teoretické fyzice: Čas nemusí být základní složkou reality. Může vznikat ze vztahů a změn probíhajících uvnitř samotného vesmíru.

Teorie, které zpochybňují čas

Obvykle si myslíme, že čas je něco, co se neustále pohybuje vpřed, bez ohledu na to, co se kolem nás děje. Sekundy plynou, planety obíhají kolem hvězd a vesmír se vyvíjí. Ale některé teorie fyziky naznačují, že čas může fungovat velmi odlišně na nejzákladnější úrovni. Jedním příkladem je Wheeler-DeWittova rovnice, která se objevuje v pokusech o kombinaci kvantové mechaniky s gravitací. V tomto rámci může být vesmír popsán jako jeden, neměnný kvantový stav, bez externích hodin označujících průběh času.

Vytvoření miniaturního vesmíru

Barontini navrhl experiment, aby zjistil, zda by takový proces mohl být pozorován v laboratoři. K vytvoření svého miniaturního kosmu použil oblak přibližně 24 000 atomů ochlazených na pouhé miliardtiny stupně nad absolutní nulou. Při těchto mimořádně nízkých teplotách se kvantové efekty stávají obzvláště důležitými, což umožňuje vědcům studovat chování, která jsou normálně obtížně pozorovatelná.

Jak čas vznikl bez hodin

Klíčem k experimentu byla entropie, koncept ve fyzice spojený s rozptylem nebo nepořádkem částic a energie. Místo použití sekund nebo minut Barontini vyvinul způsob, jak sledovat čas prostřednictvím změn v tom, jak byly atomy rozloženy v miniaturním vesmíru. Jak se atomy pohybovaly mezi světlou a tmavou oblastí, měnilo se rozložení částic ve světlé oblasti. Tyto změny poskytly způsob, jak definovat postup systému časem, i když světlá oblast střídala expanzi a kontrakci.

Nový pohled na jednu z největších záhad fyziky

Profesor Barontini uvedl: „V některých teoriích vesmíru, zejména kvantové gravitace, se čas neobjevuje jako vestavěná funkce. Přesto v každodenním životě čas plyne od minulosti k budoucnosti – proč je tomu tak, když většina základních fyzikálních zákonů funguje stejně vpřed i vzad?“ Tento výzkum poskytuje první kontrolované experimentální důkazy, že ‚čas‘ může být definován změnami uvnitř systému spíše než jako externí ‚tikající hodiny‘, které považujeme za čas.“

Budoucnost zkoumání vesmíru

Experiment nenastavuje, že čas je iluze, ani neprokazuje, že náš vesmír postrádá základní čas. Místo toho demonstruje něco, co bylo dříve obtížné testovat: Kvantový systém může mít smysluplné vnitřní měřítko času, aniž by závisel na externích hodinách. Vytvořením miniaturního vesmíru z pouhých 24 000 atomů získali vědci nový experimentální nástroj pro zkoumání otázky, která fyziky a filozofy po staletí znepokojuje: Co způsobuje tok času?