Čas plynie. To sa nám zdá samozrejmé. Ale v základných fyzikálnych rovniciach nič podobné neexistuje. Newtonove, Einsteinove ani kvantové rovnice nerozlišujú medzi smerom do minulosti alebo do budúcnosti. Prečo teda čas zjavne plynie jedným smerom?

Tím profesora Giovanniho Barontiniho z Birminghamskej univerzity sa pokúsil odpovedať na túto otázku experimentom, ktorý nemá v histórii vedy obdobu. Výsledky ponúkajú prvé laboratórne dôkazy podporujúce teóriu, ktorá sa nazýva entropický čas.

Miniatúrny vesmír v laboratóriu

Vedci zachytili 24 000 atómov rubídia a ochladili ich na teplotu len miliardtiny stupňa nad absolútnou nulou. V tomto stave strácajú atómy klasické vlastnosti a správajú sa výhradne podľa kvantovej mechaniky. Celý systém bol izolovaný od okolia, bol to uzavretý kvantový vesmír.

Pomocou dvoch laserových lúčov vedci rozdelili tento systém na dve oblasti: „svetlú“, ktorá sa dala priamo pozorovať, a „temnú“, ktorá bola skrytá a nedala sa priamo merať.

Atómy sa pohybovali medzi oboma oblasťami, čím sa menil ich rozptyl, teda rozloženie v priestore.

Svetlá oblasť sa opakovane rozťahovala a sťahovala v cykloch, ktoré pripomínali teoretický Veľký tresk a Veľký krach, teda expanziu a následnú kontrakciu vesmíru.

A bez toho, aby vedci použili akékoľvek laboratórne hodiny, dokázali z týchto zmien rekonštruovať sled udalostí.

Mohlo by vás zaujímať

Vesmír

9. júna 2026

Na tejto planéte sa ráno tvoria zo skál oblaky. Do večera zmiznú

Čas ako dôsledok zmeny, nie jeho príčina

Kľúčovým konceptom je entropický čas. Namiesto toho, aby bol čas nezávislým pozadím reality, podobne ako nekonečné javisko, na ktorom sa odohrávajú fyzikálne deje, vedci navrhujú, že čas vzniká zo zmien v entropii systému.

Entropia je miera neusporiadanosti. Popisuje, ako sú častice rozptýlené v priestore. Keď sa atómy presúvali medzi svetlou a tmavou oblasťou, entropia sa menila a práve táto zmena definovala smer a plynutie času. Keď sa distribúcia prestala meniť, čas akoby zastal.

„V niektorých teóriách vesmíru, najmä v kvantovej gravitácii, čas nevystupuje ako vstavané jadro,“ povedal Barontini. „No v každodennom živote čas plynie od minulosti k budúcnosti. Prečo je to tak, keď väčšina základných zákonov fyziky funguje rovnako dopredu aj dozadu?“

Experiment ukázal, že entropický čas plynul konzistentným smerom aj napriek opakovaným cyklom expanzie a kontrakcie. Rýchlosť jeho plynutia závisela od toho, ako rýchlo sa entropia v systéme menila. To znamená, že spomaľoval a zrýchľoval spolu so zmenami v rozptyle atómov.

Mohlo by vás zaujímať

Planéta Zem

3. februára 2025

Kde žijú mimozemšťania?

Schrödingerova rovnica prepísaná bez hodín

Vedci išli ešte ďalej: prepísali verziu Schrödingerovej rovnice, teda základnej rovnice kvantovej mechaniky, s využitím entropického času namiesto konvenčného. Ukázalo sa, že kvantová mechanika zostáva matematicky konzistentná aj v tomto rámci a správne predpovedá vývoj kvantových pravdepodobnostných distribúcií.

Ide o konkrétny krok smerom k prepojeniu dvoch veľkých teórií fyziky – kvantovej mechaniky a všeobecnej teórie relativity. Tie sú v súčasnosti navzájom nekompatibilné práve pre odlišnosti v čase.

Platforma by v budúcnosti mohla umožniť skúmanie podmienok raného vesmíru, testovanie konkurenčných teórií kvantovej gravitácie a dokonca simuláciu čiernych dier v kontrolovaných laboratórnych podmienkach.

Tieto otázky existovali desaťročia prevažne v rovniciach. Miniatúrny vesmír z Birminghamu však naznačuje, že fyzici možno konečne našli spôsob, ako niektoré z nich otestovať.

Text: Zázračná planéta

Foto: Shutterstock