Профессор Бирмингемского университета Джованни Баронтни разработал экспериментальную систему, которую называет «мини-Вселенной», чтобы проверить фундаментальные гипотезы о природе времени. Исследование базируется на теоретических подходах квантовой гравитации, в частности на уравнении Уилера–ДеВитта, где время не рассматривается как базовая величина. Согласно этой теории, Вселенная представлена как единое квантовое состояние, лишенное внешнего источника времени, а его восприятие возникает благодаря внутренним связям между компонентами системы.
Для проведения эксперимента ученые использовали облако из 24 000 ультрахолодных атомов, охлажденных до температур, лишь на доли градуса превышающих абсолютный ноль. Изолированная «мини-Вселенная» была разделена тонким барьером с помощью двух лазерных пучков разной частоты, что создало две зоны: «яркую» (доступную для наблюдений) и «тёмную» (скрытую).
В «ярком» секторе исследователи зафиксировали циклы расширения и сжатия, которые напоминают сценарии «Большого взрыва» и «Большого сжатия». Ученым удалось восстановить хронологию этих изменений, полагаясь исключительно на внутреннюю динамику атомов, без обращения к внешним хронометрам.
Основной вывод работы заключается в том, что течение времени в подобной системе коррелирует с ростом или изменением энтропии — меры беспорядка в распределении атомов. Профессор Баронтни классифицирует это как «энтропийное время». В рамках данной модели система движется «вперед во времени», пока частицы перераспределяются между областями. Если же распределение атомов остается статичным, эволюция системы прекращается.
Джованни Баронтни подчеркивает, что это первый контролируемый эксперимент, доказывающий возможность определения времени через изменения внутри системы, а не через внешний отсчет. Такой подход позволяет адаптировать уравнение Шрёдингера так, чтобы эволюция квантовой системы описывалась посредством энтропийного времени, сохраняя при этом предсказательную точность для вероятностных состояний.
Данная работа предлагает решение давней проблемы квантовой космологии: как выстроить последовательность событий «до» и «после», если в уравнениях отсутствует внешний параметр времени. Результаты подтверждают, что стандартные законы квантовой механики остаются актуальными и при таком способе исчисления.
Эксперимент открывает перспективы для создания лабораторных платформ, где можно изучать модели ранней Вселенной и процессы квантовой гравитации. В будущем подобные методы могут быть использованы для моделирования сложных космологических явлений, таких как физика Большого взрыва или поведение черных дыр.
