Mini-wszechświat mierzy czas bez zegara

13 cze 2026

Giovanni Barontini z Uniwersytetu Birmingham zbudował laboratoryjny model „mini-wszechświata” z ultrazimnych atomów rubidu. W tym układzie upływ czasu nie jest odmierzany przez zewnętrzny zegar, lecz wynika ze zmian zachodzących wewnątrz samego systemu.

Eksperyment opisano w „Physical Review Research”. Barontini schłodził około 24 tys. atomów rubidu do temperatury zaledwie kilku miliardowych części stopnia powyżej zera bezwzględnego. W takich warunkach atomy tworzą wspólną kwantową chmurę, którą można kontrolować światłem laserowym.

Fizyk podzielił chmurę na dwie części za pomocą laserowej bariery. Jedna była obserwowana i została nazwana sektorem jasnym. Druga pozostała ukryta jako sektor ciemny. Atomy mogły przechodzić przez barierę w obie strony, a ich ruch stał się wewnętrzną miarą zmian.

Obserwowany sektor zachowywał się jak bardzo uproszczony kosmos. Rozszerzał się, osiągał maksimum, a potem kurczył się i zapadał. Cały cykl trwał około jednej dziesiątej sekundy. Badacze porównują go do miniaturowego Wielkiego Wybuchu i Wielkiego Kolapsu, choć chodzi o laboratoryjny analog, a nie prawdziwy wszechświat.

Kluczowe było śledzenie rozkładu atomów. Gdy zmieniał się sektor jasny, pojawiał się własny kierunek czasu. Gdy wymiana między sektorami zanikała, czas entropiczny zwalniał, a przy braku zmian zatrzymywał się. Zewnętrzny mechanizm odmierzający sekundy nie był potrzebny.

Barontini nazwał tę wielkość czasem entropicznym. W eksperymencie płynął on w jednym kierunku, porządkował zdarzenia w cyklach rozszerzania i zapadania oraz przyspieszał albo zwalniał zależnie od tego, jak szybko entropia przepływała między dwiema częściami układu.

Eksperyment dotyka jednego z najstarszych problemów fizyki teoretycznej. W niektórych modelach grawitacji kwantowej czas nie jest podstawowym składnikiem rzeczywistości. Równania opisują wszechświat jako całość, bez zewnętrznego parametru, który wskazywałby, co dzieje się „przed”, a co „po”. Ludzie widzą jednak świat inaczej: starzeją się, pamiętają przeszłość i obserwują nieodwracalne zmiany.

Do tej pory spór o taki czas toczył się głównie na tablicach i w równaniach. Eksperyment z Birmingham przenosi go do laboratorium. Zamiast pytać wyłącznie o kosmos jako całość, można badać chmurę atomów, w której jedna część pełni rolę zegara dla drugiej.

Badanie nie rozwiązuje zagadki czasu i nie dowodzi, że wszechświat działa dokładnie tak jak chmura rubidu. Model jest celowo uproszczony. Ma jednak tę zaletę, że można go powtarzać, stroić laserową barierę i sprawdzać, jak zmienia się tempo czasu entropicznego.

Barontini pokazał też, że równanie Schrödingera można zapisać w wersji opartej na czasie entropicznym. Symulacje odtworzyły zachowanie atomów, co daje fizykom narzędzie do testowania pomysłów znanych dotąd głównie z kwantowej kosmologii i teorii grawitacji.

Laboratoryjny „mini-wszechświat” może posłużyć do badania modeli Wielkiego Kolapsu, kwantowego odbicia albo analogów czarnych dziur. W szklanej komorze w Birmingham nie ma prawdziwego kosmosu, ale jest układ, który pozwala sprawdzać, czy czas musi być tłem zdarzeń, czy może rodzić się z ich wzajemnych zmian.


Fot. University of Birmingham / Aparatura Uniwersytetu Birmingham użyta do chłodzenia atomów rubidu blisko zera bezwzględnego.

Najnowsze

Huragan Isaias rośnie w siłę. Ewakuacje nad Zatoką Meksykańską

Huragan Isaias rośnie w siłę. Ewakuacje nad Zatoką Meksykańską

Huragan Isaias, o sile wiatru 165 km/h, zmierza w stronę północnego wybrzeża Zatoki Meksykańskiej, osiągając drugą kategorię. Władze organizują ewakuacje, zamykają lotniska, a firmy energetyczne ograniczają wydobycie ropy i gazu. Z powodu spodziewanej fali sztormowej i powodzi, niebezpieczeństwo porównywalne z samym wiatrem jest wyjątkowo wysokie. Wprowadzono stan wyjątkowy w Alabamie i na Florydzie, gdzie ludność nisko położonych terenów namawia się do opuszczenia domów. Isaias pokazuje także słabość strategicznej infrastruktury energetycznej narażonej na ekstremalne zjawiska pogodowe, podnosząc pytania o przyszłe przygotowanie na takie katastrofy.

Akademicki Szpital WAM w Warszawie –  Światowy Dzień Zdrowia Psychicznego

Akademicki Szpital WAM w Warszawie – Światowy Dzień Zdrowia Psychicznego

Każdego roku 10 października obchodzimy Światowy Dzień Zdrowia Psychicznego, który przypomina, że problemy takie jak depresja, lęk czy stres dotykają wielu z nas. W tym kontekście Akademicki Szpital WAM w Warszawie oferuje szereg profesjonalnych usług, w tym konsultacje psychiatryczne, psychoterapię oraz leczenie ambulatoryjne. W placówce podkreśla się znaczenie indywidualnego podejścia i zaufania między pacjentem a specjalistami. Wczesna interwencja jest kluczowa dla poprawy jakości życia, a pomoc psychologiczna powinna być dostępna dla osób w każdym wieku, niezależnie od ich trudności emocjonalnych.

Sprawdź również

Polska cyfrowa?

Polska cyfrowa?

Raczej klient cudzych technologii. Miliardy odpływają za granicę Polska lubi mówić o cyfryzacji, sztucznej inteligencji i nowoczesnej gospodarce. Problem w tym, że coraz częściej jesteśmy nie producentem technologii, ale jej klientem. Według danych Sieci Badawczej...

AI pomogło nobliście domknąć problem sprzed dekady

AI pomogło nobliście domknąć problem sprzed dekady

Claude pomógł Giorgiowi Parisiemu i Francescowi Zamponiemu wrócić do problemu, który ciągnął się za nimi od 2014 roku. Chodziło o prostą w zapisie, ale trudną do udowodnienia relację a+b=1 w teorii jammingu, czyli zakleszczania się układów cząstek. Trop podsunęła...

Sztuczna inteligencja obniża wyniki uczniów

Sztuczna inteligencja obniża wyniki uczniów

Korzystanie z generatywnej sztucznej inteligencji do szybszego odrabiania zadań domowych wiązało się w dużym chińskim badaniu ze spadkiem wyników egzaminacyjnych. Analiza objęła 26 811 uczniów szkół średnich i trwała 30 miesięcy. Ta sama technologia dawała lepsze...