main concepts scientists sections
ПростоПопулярноПодробно

Время из беспорядка: как атомы показали внутренние часы ✛

Оригинал: "Testing the problem of time with cold atoms"
· Giovanni Barontini
arXiv:2509.07745 · 2025-09-09 · CC BY 4.0 · 1 мин
Общая теория относительности Квантовые газы Квантовая физика
Физики показали: время отсчитывается не по тиканью, а по росту беспорядка внутри системы.

Учёные взяли облачко атомов, холоднее космоса, и разрезали лазером пополам. Одна половина была на виду, вторая — скрыта. Вместо часов они измеряли рост беспорядка — энтропию. По ней все события выстроились в чёткую цепочку, даже когда видимая часть то расширялась, то сжималась. Беспорядок сработал как стрелки: чем больше хаоса, тем дальше во времени. В комнате без окон растущий беспорядок — единственный признак времени. По этому же принципу энтропия позволила записать уравнение, описывающее невидимую часть — тень обрела голос. Идею предсказали ещё Джон Уилер и Брайс ДеВитт в 1960-х: время не абсолютно, оно возникает из отношений. Теперь это экспериментальный факт. Такой подход открывает путь к пониманию времени внутри чёрных дыр, в момент Большого взрыва и там, где пространство-время изогнуто до предела.

Весь граф →

Беспорядок в замкнутой системе никогда не убывает — это и задаёт времени направление из прошлого в будущее.

\tau(\lambda) = \frac{\sigma}{k_B} \int_{\lambda} \frac{dS}{d\phi} |d\phi|
Энтропийное время τ пропорционально интегралу от изменения энтропии dS вдоль траектории поля φ, где σ — произвольная единица времени, kB — постоянная Больцмана.
i\hbar \partial_\tau \psi(\tau, a) = \Phi(\tau)\psi(\tau, a) + \Lambda(\tau) H_{\text{geom}}\psi(\tau, a)
Эволюция волновой функции ψ по энтропийному времени τ определяется глобальной фазой Φ и энтропийным насосом Λ, умножающим геометрический гамильтониан H_geom.
Учёные
Ludwig BoltzmannRudolf ClausiusJacob BekensteinWilhelm WienCharles BennettJohn von Neumann
Понятия
эволюция во времени кот Шрёдингера уравнение Шрёдингера конденсат Бозе — Эйнштейна стрела времени лабораторный эксперимент самосборка, движимая энтропией уравнение Больцмана состояние кота Шрёдингера наблюдение атомистическое моделирование ретроспективный прогноз ловушка для атомов уравнение Уилера-Девитта уравнение Гросса-Питаевского эргодическая теорема второй закон термодинамики энтропия квантовая динамика квантовые часы