Fizicar Đovani Barontini sa Univerziteta u Birmingemu je u okviru svoje najnovije studije stvorio „minijaturni svemir“ u laboratorijskim uslovima kako bi istražio suštinske aspekte vremena i njegove uloge u stvarnosti. U ovom eksperimentu, Barontini je pružio prve kontrolisane dokaze da se vreme može definisati kroz unutrašnju evoluciju izolovanog kvantnog sistema, bez potrebe za referencama na vreme iz spoljnog sveta, kako izveštava časopis „Physical Review Research“.
U svakodnevnom životu, vreme se percipira kao linearni koncept, koji teče od prošlosti ka budućnosti. Međutim, na fundamentalnom nivou, priroda nije nužno jednosmerna. Mnogi osnovni zakoni fizike, uključujući Njutnove zakone i Šredingerovu jednačinu kvantne mehanike, mogu opisivati procese koji se odvijaju u oba smera. Ovo postavlja pitanja o prirodi vremena i njegovom pravcu. Barontinijev eksperiment dodatno istražuje mogućnost da entropija, koja je povezana s razvojem stanja sistema, može definisati i samo vreme.
U ovom kontekstu, dve najuspešnije teorije moderne fizike, Ajnštajnova opšta teorija relativnosti i kvantna mehanika, različito tretiraju vreme. U Ajnštajnovoj teoriji, vreme je deo prostor-vremena koje se zakrivljuje pod uticajem mase i energije, dok se u kvantnoj mehanici vreme obično posmatra kao unapred zadati spoljni parametar. Barontini ispituje ideju da vreme nije nezavisna pozadina, već proizašao iz odnosa između delova sistema.
Za svoj eksperiment, Barontini je koristio 24.000 atoma rubidijuma ohlađenih na ekstremno niske temperature, blizu apsolutne nule. U ovim uslovima, atomi formiraju Bose-Ajnštajnov kondenzat, stanje materije gde se atomi ponašaju kao jedinstveni kvantni objekat. Razvoj kvantnog stanja ovog sistema se odvija prema Šredingerovoj jednačini, koja je vremenski reverzibilna. Ovo znači da bi poznavanje trenutnog kvantnog stanja moglo omogućiti rekonstrukciju ranijih i izračunavanje budućih stanja.
Međutim, kada posmatrač može videti samo deo sistema, informacije iz tog dela postaju nedostupne, što stvara povećanje entropije i nepovratnost, odnosno „strelicu vremena“. Barontini navodi da vreme i njegova strelica možda proističu iz naše nesposobnosti da sagledamo celokupni sistem. „Da bismo imali vreme i mogli da posmatramo sistem, moramo se odreći nekih stepena slobode,“ objašnjava on.
Ova studija predstavlja značajan korak u razumevanju prirode vremena, iako ne nudi konačan odgovor na pitanje šta je vreme. Njene implikacije su važne, jer su teorijske ideje prvi put direktno ispitane u kontrolisanim uslovima, što može otvoriti nova vrata za istraživanje ranog svemira, Velikog praska i svojstava crnih rupa. U budućnosti, slični sistemi ultrahladnih atoma mogli bi imati važnu ulogu u razumevanju ovih fenomena.
