Физик Джованни Баронтини из Бирмингемского университета разработал экспериментальный подход, позволяющий описывать динамику квантовой системы через ее внутренние процессы. Вместо привычного отсчета времени исследователь использовал изменения состояния облака ультрахолодных атомов. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Research.
Исследование посвящено одной из фундаментальных трудностей квантовой теории гравитации — проблеме времени. В некоторых теоретических моделях, в том числе основанных на уравнении Уилера — ДеВитта, время не выступает в качестве внешнего параметра, который задает ход событий. Это ставит вопрос о том, как наблюдатель, находящийся внутри физической системы, может определить, какие события произошли раньше, а какие позже.
Для проверки идеи ученый использовал конденсат Бозе — Эйнштейна, состоящий примерно из 24 тыс. атомов. Облако удерживалось в изолированной ловушке и разделялось тонким оптическим барьером на две части: доступную для наблюдения и скрытую от него.
Видимая часть конденсата периодически расширялась и сжималась. Подобный цикл позволяет провести аналогию с моделями Вселенной, которая проходит через фазы расширения и последующего сжатия. При этом эксперимент не воспроизводит Большой взрыв и не моделирует реальную эволюцию космоса.
В качестве внутреннего показателя времени Баронтини использовал изменения в распределении атомов и соответствующую им укрупненную оценку энтропии. На основе этих данных исследователь построил модель «энтропийного времени», с помощью которой можно было устанавливать последовательность событий, в том числе во время обратного сжатия облака.
Затем ученый вывел эффективное уравнение Шредингера, в котором роль временного параметра выполняла эта внутренняя величина. Расчеты позволили воспроизвести экспериментально измеренную динамику конденсата. Такой подход открывает возможность количественной проверки теоретических моделей, в которых время рассматривается не как независимый параметр, а как результат взаимосвязей между элементами физической системы.
При этом эксперимент не доказывает, что привычное время можно остановить или что оно не существует. Измерительные приборы по-прежнему работали в обычном временном режиме. Результат исследования заключается в другом: динамику квантовой системы удалось описать с помощью физической величины, которая формируется внутри нее самой.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
