لقد أنشأ أحد الفيزيائيين كونًا صغيرًا لا يوجد له مفهوم للوقت

بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة تكمن مشكلة الزمن. بالنسبة للنظرية النسبية، الزمن محلي ويعتمد على توزيع المادة عند نقطة ما أو على سرعة حركة الجسم. الوقت يتدفق، وله اتجاه من الماضي إلى المستقبل. المعيار الزمني، ثانية واحدة، هو فاصل زمني يساوي 9,192,631,770 فترة من الإشعاع المقابلة للانتقال بين مستويين من الطاقة فائقة الدقة للحالة الأرضية لذرة السيزيوم-133. في ميكانيكا الكم، تصف معادلة ويلر-ديويت الكون بأنه نظام كمي كامل، وحالة واحدة غير متغيرة. لا يوجد فيها متغير زمني، فهي غير مدمجة في المعادلة في البداية. الوقت يأتي من مكان ما. استخدم أحد الفيزيائيين 24000 ذرة روبيديوم شديدة البرودة ككون مصغر، ووجد أول دليل تجريبي يمكن التحكم فيه على أن الزمن يمكن أن ينشأ نتيجة للتغيرات في النظام. نُشرت أعماله في مجلة Physical Review Research.

عند درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق، تدخل الذرات في حالة تكاثف بوز-آينشتاين. في ذلك، تتصرف جميع الذرات ككائن واحد، حيث تعمل قوانين الفيزياء الكمومية. قام البروفيسور جيوفاني بارونتيني بعزل سحابة من ذرات الروبيديوم من العالم الخارجي وفصل جوانبها “المظلمة” و”المشرقة” بإشعاع الليزر – وهو حاجز محتمل. ولاحظ العالم الجانب “المشرق” من السحابة وقام بتغيير ارتفاع الحاجز بين أجزاء النظام. وعندما تغير ارتفاع الحاجز، انتقلت الذرات من القطاع المظلم إلى القطاع المشرق، ثم وصلت المكثفات إلى الحد الأقصى وعادت إلى حالتها الأصلية. واستغرقت الدورة 120 ميلي ثانية، وقام الباحث بتسجيل معلومات حول النظام مرة كل ميلي ثانية واستخدم عدة ارتفاعات لحاجز الجهد. وتمكن الباحث من إعادة بناء تسلسل الأحداث داخل الكون المصغر باستخدام المعلومات من النظام نفسه فقط، دون بيانات عن مرور الوقت. تبين أن تغييرات الإنتروبيا كافية. الانتروبيا هي مقياس لاضطراب النظام. عندما انتقلت الذرات من القطاع المظلم إلى القطاع المشرق، زادت الإنتروبيا، وعندما عادت، انخفضت الإنتروبيا محليا. عندما لم يتحرك أي شيء، ظلت الإنتروبيا ثابتة. أطلق بارونتيني على هذا اسم “زمن الإنتروبيا” لأن التغيرات في قيمة الإنتروبيا ساعدته في تحديد اتجاه وتسلسل جميع الأحداث في النظام.

تدفق الزمن الانتروبيا في اتجاه واحد ثابت، ورتب الأحداث بشكل صحيح واتضح أنه غير متساوٍ. لقد تسارعت أو تباطأت اعتمادًا على كيفية إعادة توزيع الإنتروبيا في النظام. ويرى مؤلف الدراسة أن هذا يظهر وجود علاقة بين الوقت ومعدل التغير الجسدي. اختبر بارونتيني وقت الإنتروبيا باستخدام معادلة شرودنغر، التي تصف تطور النظام الكمي. ضمن النموذج الجديد، وصفت المعادلة بنجاح تطور كون صغير من ذرات الروبيديوم. “تقدم هذه الدراسة أول دليل تجريبي محكم على أن “الوقت” يمكن تحديده من خلال التغييرات داخل النظام، وليس من خلال “ساعة تدق” خارجية. وقال الفيزيائي: “إنه يقدم نظرة جديدة على طبيعة الوقت في الجاذبية الكمومية، والتي قد تسمح لنا بوصف الديناميكيات بشكل فعال مثل الوقت العادي”. وأشار الباحث إلى أن نتيجته ستساعد في إزالة التناقضات بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة. إذا تمكن العلماء من إيجاد طريقة لكتابة معادلات ميكانيكا الكم بشكل لا يستخدم الوقت كمتغير، فسيكونون قادرين على إحراز تقدم كبير في دراسة الجاذبية الكمومية. وفي الوقت نفسه، أشار بارونتيني إلى أن نتائج عمله تنتظر تحليلاً مستقلاً، وأن الكون المصغر هو تبسيط جذري قد لا يعكس عمل زمن الإنتروبيا في العالم الحقيقي.