Время остановилось в лаборатории: физик создал мини-вселенную, где часы идут вспять

Физик-экспериментатор Джованни Баронтини создал в лаборатории небольшую квантовую систему, которая имитирует поведение настоящего мира и позволяет наблюдать, как меняется течение времени в зависимости от состояния окружающей среды. Исследователь использовал квантовую модель, чтобы изучить одну из сложнейших идей современной физики: время не всегда является независимым фоном, на котором происходят события, а может быть связано с состоянием самой системы.

По словам учёного, идея эксперимента пришла к нему, когда он наблюдал за игрой сына с конструкторами — он подумал, что это очень похоже на то, что физики делают в лабораториях, создавая свои собственные небольшие образцы реальности, пишут «Известия».

В привычной жизни человек воспринимает время как универсальную величину, однако ещё в начале XX века теория относительности Альберта Эйнштейна доказала обратное: пространство и время образуют единую структуру — пространство-время, чьи свойства зависят от движения объектов и распределения массы. Чем сильнее гравитация, тем медленнее идёт время относительно удалённого наблюдателя — этот эффект, известный как гравитационная дилатация времени, настолько реален, что его учитывают даже при работе спутниковых навигационных систем. Специальная теория относительности также показывает: объект, движущийся близко к скорости света, испытывает замедление времени относительно неподвижного наблюдателя.

Новый эксперимент, однако, связан не с классической теорией относительности, а с попыткой объединить две фундаментальные области физики — квантовую механику и теорию гравитации. Сегодня у учёных нет полноценной теории квантовой гравитации, которая объясняла бы поведение Вселенной одновременно на самых больших и самых маленьких масштабах. Поэтому физики создают лабораторные «квантовые симуляторы» — контролируемые системы из атомов, ионов и других квантовых объектов, которые воспроизводят отдельные свойства более крупных процессов. Это похоже на создание уменьшенной модели самолёта в аэродинамической трубе: исследователи не строят настоящую машину, но проверяют законы, управляющие её поведением.

Баронтини отметил, что его команда была удивлена тем, насколько точно наблюдаемые эффекты совпали с теоретическими расчётами: время внутри системы ускорялось, замедлялось или даже останавливалось именно так, как предсказывали модели. «В каком-то смысле всё очень аккуратно совпало, а это не так часто случается в экспериментах», — пояснил физик. Главный вывод подобных исследований заключается в том, что время может быть не фундаментальным и однозначным понятием, а следствием взаимодействия между различными частями системы. Эксперимент не означает, что человечество научилось управлять временем в реальном мире, однако он приближает физиков к ответу на вопрос, который остаётся открытым уже несколько столетий: почему время вообще существует и почему оно движется именно в одном направлении.

Ранее учёные превратили тараканов в водолазов с помощью 3D-печати. Также исследователи считают заниженным реальное число видов всех насекомых.