物理学家在由2.4万个原子组成的系统中模拟内部时间——ScienceDaily

伯明翰大学物理学家乔瓦尼·巴龙蒂尼利用约2.4万个超冷原子创建了一个孤立量子系统，在其中，无需外部时钟即可确定时间的流逝。发表在《Physical Review Research》上的研究表明，这种内部计时可由粒子分布的变化产生，ScienceDaily报道。

具有两个区域的量子模型

这些原子被冷却至仅比绝对零度高几十亿分之一度的温度，在这一温度下量子效应变得尤为明显。两束不同频率的激光形成了一道薄屏障，将系统分为可观测的“明亮”区域和不可观测的“黑暗”区域。

尽管系统与外部环境隔离，原子仍可在这两个部分之间移动。“明亮”区域周期性地膨胀和收缩。这些过程是对大爆炸和大收缩的简化类比，而非对真实宇宙学事件的再现。

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作为内部计时的熵

为了测量过程的进展，巴龙蒂尼使用了与系统中粒子分布变化相关的熵变化。当“明亮”区域中的原子分布发生变化时，便可以在不借助实验外部时钟的情况下对事件进行排序。

这位科学家将这一方法称为熵时间。根据实验结果，这种时间具有方向性，即形成过去与未来之间的区别，并使得即使在系统膨胀和收缩期间也能确定事件的顺序。同时，其速率可随熵的变化而加快或减慢。

研究人员还表明，薛定谔方程的一种形式可以通过熵时间来表述。这意味着，内部计时不仅适用于对事件排序，也适用于预测量子系统的演化。该实验并未证明宇宙中的时间是一种幻觉，但展示了在孤立量子系统中进行有意义的内部时间测量的可能性。