Физик Джованни Баронтини из Бирмингемского университета показал, как описывать последовательность событий в квантовой системе через ее внутренние изменения, без обращения к внешним часам. Для этого он использовал облако ультрахолодных атомов. Работа опубликована в журнале Physical Review Research.
Эксперимент связан с «проблемой времени» в квантовой теории гравитации. В некоторых подходах, включая описание на основе уравнения Уилера — ДеВитта, время не входит в уравнение для Вселенной как привычный внешний параметр. Тогда возникает вопрос, как наблюдатель внутри системы может определить порядок происходящего.
В лаборатории эту идею изучали на конденсате Бозе — Эйнштейна примерно из 24 тысяч атомов. Облако находилось в хорошо изолированной ловушке, а тонкий оптический барьер разделял его на наблюдаемую и ненаблюдаемую части.
Наблюдаемая область проходила повторяющиеся циклы расширения и сжатия. Эти движения позволяют провести ограниченную аналогию с расширяющейся и вновь сжимающейся Вселенной, но не воспроизводят настоящий Большой взрыв или космологическую эволюцию.
Автор построил внутренний отсчет через изменения распределения атомов и связанной с ним укрупненной оценки энтропии. Получившаяся величина — «энтропийное время» — позволяла упорядочивать события, даже когда облако вновь сжималось.
Затем физик записал эффективное уравнение Шредингера, в котором параметром служил этот внутренний отсчет. Такое описание воспроизводило измеренную динамику системы. Тем самым эксперимент дал способ количественно проверять модели, связывающие время с отношениями между частями физической системы.
Результат не означает, что в лаборатории остановили обычное время или доказали его иллюзорность. Измерительная аппаратура продолжала работать в привычном времени, а речь идет о возможности описать наблюдаемую динамику через внутреннюю физическую величину.
Ранее физики предложили новое состояние материи — «жидкость времени».