Физики сделали еще один шаг к изучению природы времени, создав в лаборатории квантовую систему, которая воспроизводит отдельные свойства Вселенной. Эксперимент позволил исследовать, как течение времени может зависеть от состояния самой физической системы. Как отмечают «Известия», речь не идет о технологии управления временем, однако такая модель открывает новые возможности для проверки фундаментальных физических теорий.
Читайте: Россиянам готовят новые запреты: что изменится уже в ближайшее время
Автором эксперимента стал физик-экспериментатор Бирмингемского университета в Великобритании Джованни Баронтини. Он создал небольшую квантовую систему, которую можно рассматривать как своеобразную «мини-вселенную». В этой модели исследователи наблюдали не остановку времени в буквальном смысле, а изменения его математического описания внутри квантового процесса. По словам Баронтини, результаты оказались удивительно согласованными: в зависимости от состояния системы время ускорялось, замедлялось или практически останавливалось, что хорошо совпало с теоретическими расчетами.
Работа связана с одной из ключевых проблем современной физики — попыткой объединить квантовую механику и теорию гравитации. Сегодня ученые располагают общей теорией относительности, описывающей поведение крупных космических объектов, и квантовой механикой, объясняющей процессы на уровне атомов и элементарных частиц. Однако единой теории квантовой гравитации, которая объединяла бы оба подхода, до сих пор не существует. Именно поэтому физики создают лабораторные модели, позволяющие проверять отдельные идеи, которые невозможно исследовать непосредственно в масштабах Вселенной.
Современная физика давно показывает, что время не является одинаковым для всех наблюдателей. Согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, пространство и время образуют единую структуру, свойства которой зависят от массы и движения объектов. Чем сильнее гравитация, тем медленнее течет время относительно удаленного наблюдателя. Аналогичный эффект возникает и при движении со скоростью, близкой к скорости света. Эти явления давно подтверждены экспериментально и учитываются, в частности, при работе спутниковых навигационных систем GPS.
В новом исследовании внимание сосредоточено не на классических проявлениях относительности, а на вопросе, может ли само понятие времени возникать как свойство квантовой системы. Для этого ученые использовали принципы квантовой симуляции, создавая контролируемые системы из атомов, ионов и других квантовых объектов. Такие установки позволяют воспроизводить отдельные физические процессы и проверять математические модели, которые невозможно наблюдать напрямую. Баронтини сравнил эту работу с игрой ребенка в конструктор, отметив, что исследователи фактически создают собственные небольшие образцы реальности.
Особенность подобных моделей заключается в том, что они позволяют изучать фундаментальные процессы без необходимости воспроизводить экстремальные условия космоса. Исследователи не могут создать черную дыру или повторить первые мгновения после Большого взрыва, однако способны моделировать отдельные физические явления, связанные с этими событиями. Такой подход помогает анализировать, как взаимодействуют пространство, время и квантовые процессы.
Авторы исследования считают, что подобные эксперименты могут приблизить науку к пониманию того, является ли время фундаментальным свойством Вселенной или возникает как следствие более глубоких физических законов. При этом речь идет исключительно о моделировании: ученые изменяют параметры небольшой квантовой системы и наблюдают, как меняется математическое описание происходящих процессов. Сам эксперимент не означает, что физики научились ускорять, замедлять или останавливать время в реальном мире, но дает новый инструмент для изучения одной из самых сложных проблем современной науки.
Читайте также: